Dans ce mémoire de thèse, nous présentons une approche d’exécution auto-corrective (self-healing) de services composites, basée sur des agents capables de prendre, de manière autonome, des décisions pendant l’exécution des services, à partir de leurs connaissances. Dans un premier temps, nous définissons, de manière formelle, en utilisant des réseaux de Petri colorés, les services composites, leur processus d’exécution, et leurs mécanismes de tolérance aux pannes. Notre approche offre plusieurs mécanismes de reprise sur panne alternatifs : la récupération en arrière avec compensation ; la récupération en avant avec ré-exécution et/ou remplacement de service ; et le point de contrôle (checkpointing), à partir duquel il est possible de reprendre l’exécution du service ultérieurement. Dans notre approche, les services sont contrôlés par des agents, i.e. des composants dont le rôle est de s’assurer que l’exécution des services soit tolérante aux pannes. Notre approche est également étendue afin de permettre un auto-recouvrement. Dans cette extension, les agents disposent d’une base de connaissances contenant à la fois des informations sur eux-mêmes et sur le contexte d’exécution. Pour prendre des décisions concernant la sélection des stratégies de récupération, les agents font des déductions en fonction des informations qu’ils ont sur l’ensemble du service composite, sur eux-mêmes, tout en prenant en compte également ce qui est attendu et ce qui se passe réellement lors de l’exécution. Finalement, nous illustrons notre approche par une évaluation expérimentale en utilisant un cas d’étude. / In this thesis, we present a self-healing approach for composite services supported by knowledge-based agents capable of making decisions at runtime. First, we introduce our formal definition of composite services, their execution processes, and their fault tolerance mechanisms using Colored Petri nets. We implement the following recovery mechanisms: backward recovery through compensation; forward recovery through service retry and service replacement; and checkpointing as an alternative strategy. We introduce the concept of Service Agents, which are software components in charge of component services and their fault tolerance execution control. We then extend our approach with self-healing capabilities. In this self-healing extension, Service Agents are knowledge-based agents; that is, they are self- and context-aware. To make decisions about the selection of recovery and proactive fault tolerance strategies, Service Agents make deductions based on the information they have about the whole composite service, about themselves, and about what is expected and what it is really happening at runtime. Finally, we illustrate our approach and evaluate it experimentally using a case study.

Concrete is a brittle material prone to cracking due to its low tensile strength. Crack repairs are not only expensive and time-consuming but also increase the carbon footprint. Designing a novel concrete material possessing the ability to self-repair cracks would enhance its sustainability. Self-healing can be defined as a material’s ability to repair inner damage without any external intervention. In the case of concrete, the process can be autogenous, based on an optimized mix composition, or autonomous, when additional capsules containing some healing agent and/or bacteria spores are incorporated into the binder matrix. The first process uses unhydrated cement particles as the healing material while the other utilizes a synthetic material or bacteria precipitating calcite which are released into the crack from a broken capsule or activated by access to water and oxygen. The main disadvantages of the autonomous method are the loss of the fresh concrete workability, worsened mechanical properties, low efficiency, low survivability of the capsules and bacteria during mixing and the very high price. On the other hand, the autogenous self-healing was found to be more efficient, more cost effective, safer, and easier to implement in full-scale applications. Knowledge related to mechanisms and key factors controlling the autogenous self-healing is rather limited. Therefore, the aim of this research work was to better understand the autogenous self-healing process of concrete and to optimize the mix design and exposure conditions to maximize its efficiency. This licentiate thesis summarizes the main findings of the first 2.5 years of the PhD project. Several factors affecting autogenous self-healing were studied, including the amount of unhydrated cement, mix composition, age of material, self-healing duration and exposure conditions. The process was investigated both externally, at the surface, and deeper inside of the crack, by evaluating the crack closure and chemical composition of formed self-healing products. In addition, the flexural strength recovery was also studied. It was observed that a large amount of cement in the concrete mix does not ensure an efficient autogenous self-healing of cracks. A very dense and impermeable binder microstructure limited the transport of calcium and silicone ions to the crack and diminished the precipitation of the healing products. Addition fly ash increased the crack closure ratio close to the crack mouth, but its presence did not support the recovery of the flexural strength, presumably due to a very limited formation of load bearing phases inside the crack. Calcium carbonate was detected mainly at the crack mouth, whereas calcium silicate hydrate (C-S-H) and ettringite were found deeper inside the crack. The formation of C-S-H and ettringite presumably resulted in a regain of the flexural strength. On the other hand, calcite crystals formed close to the surface of the specimen controlled conditions inside the crack through its external closure. Healing exposure based on pure water appeared to be inefficient even despite the application of different temperature cycles and water volumes. The application of a phosphate-based retarding admixture in the curing water resulted in the highest self-healing efficiency. The admixture presumably inhibited the formation of a dense hydration shell on the surface of the unhydrated cement grains and promoted the precipitation of calcium phosphate compounds inside the crack. In addition, water mixed with microsilica particles caused a regain of the flexural strength through formation of C-S-H in the crack.

The design of functional materials with complex properties is very important for different applications, such as coatings, microelectronics, biotechnologies and medicine. It is also crucial that such kinds of materials have a long service lifetime. Unfortunately, cracks or other types of damages may occur during everyday use and some parts of the material should be changed for the regeneration of the initial properties. One of the approaches to avoid the replacement is utilization of self-healing materials. The aim of this thesis was to design a self-repairable material with superhydrophobic and switchable properties using colloidal particles. Specific goals were the synthesis of colloidal particles and the preparation of functional surfaces incorporated with the obtained particles, which would exhibit a repairable switching behavior and repairable superhydrophobicity. In order to achieve these goals, first, methods of preparation of simple and functional colloidal particles were developed. Second, the behavior of particles at surfaces of easy fusible solid materials, namely, paraffin wax or perfluorodecane, was investigated.

Traffic jams are the cause of approximately 25 billion euro of annual expenses of the state of Germany [14, 26]. In addition to these monetary damages they also have a negative effect on the quality of life for man and nature. They are, for example, the source of a non-negligible part of the 2.4 billion traffic accidents with damage of property or persons registered annually [13]. Circa 14 % of crashes result from previous mishaps [8, 26]. Almost all of them cause further jam formation and therefore a vicious circle which is in danger of closing around. Especially jams being created from spontaneous, non-periodic incidents involve a high risk of ending in a gridlock and thereby disrupt a whole traffic system. Because these disturbances are unpredictable and unpreventable, their duration and impact can merely be reduced by an effective incident management through the systematic, planned and coordinated use of institutional, technical and natural resources. The self-healing-network-strategy by Lämmer [19] and Rausch [27] is one example of such a countermeasure against jam formation in urban road networks. It prevents gridlocks at intersections by means of traffic lights and the combination of two effective mechanisms. Extended off-times prevent the inflow into oversaturated sections and so the expansion of tailbacks onto upstream intersections. Extended green periods of alternative directions of travel motivate drivers to avoid disturbed sectors and thus additionally allow a better exploitation of available free capacities. The development and successful establishment of this method could make the use of ramp metering in urban networks - which is regulating the inflow of oversaturated areas by reducing or skipping green times as well - invalid. To answer this question the presented master’s thesis aims at comparing both inflow-regulating control concepts. However, it is not the ambition to proof that one method is worse than the other, but to contribute to an ideal combination of both instead - with the intention to eliminate deficits on either side. Therefore both concepts will be reviewed in a first step and subsequently the contribution of additional effects against gridlock creation through the symbiosis of the two traffic light controls is analysed. Furthermore, several suggestions for the development of an efficient ramp metering logic are introduced to configure this combination to be more beneficial.:1 Einleitung 1.1 Sinngebung und Relevanz dieser Untersuchung 1.1.1 Entstehung von Verkehrsstörfällen und Staubildung 1.1.2 Extremfall Gridlock 1.2 Vorgehensweise und erwartete Ergebnisse 2 Theoretische Grundlagen 2.1 Allgemeine Verkehrskenngrößen 2.2 Lichtsignalanlagen 3 Lichtsignalanlagen und andere Steuerungskonzepte der Verkehrstelematik 3.1 Grundkonzepte der Verkehrstelematik zur Verkehrsbeeinflussung 3.1.1 Informationssysteme 3.1.2 Streckenbeeinflussungsanlagen 3.1.3 Netzbeeinflussungsanlagen 3.1.4 Knotenpunktbeeinflussungsanlagen 3.2 Lichtsignalanlagen 3.2.1 Steuerungsebenen 3.2.2 Urban Traffic Control 3.3 Rückstauregulierung durch ein selbstorganisiertes Störfallmanagement 3.3.1 Staufrontkontrolle durch Zuflussdosierung 3.3.2 Kapazitätsausschöpfung durch Umverteilung der Verkehrsströme 3.3.3 Vorzüge und Defizite 3.4 Pförtnerung 3.4.1 Ziele einer erfolgreichen Zuflussdosierung mithilfe einer PA 3.4.2 Anforderungen an Pförtneranlagen 3.4.3 Steuerung der Pförtneranlage 4 Modellierung und Simulation 4.1 Netzwerkmodellierung 4.1.1 Struktur des Straßennetzes 4.1.2 Knotenpunkte 4.1.3 Dimensionierung der LSA 4.2 Implementierung der Rückstauregulierung 4.2.1 Bemessung der Rückstaulänge 4.2.2 Schätzung der Staukapazität 4.2.3 Bemessung der Freigabezeit 4.2.4 Umsetzung in einem Straßennetzwerk 4.3 Implementierung der PA-Steuerung 4.3.1 Festzeitsteuerung 4.3.2 Verkehrsabhängige Bestandteile zur Zuflussdosierung 4.3.3 Unzulässigkeit der Verkehrsstärke als Auslösekriterium 4.3.4 Variation des Bemessungshorizonts der Auslösekriterien 4.4 Dynamisches Routenwahlverhalten der Fahrer 4.5 Szenariomodellierung und Simulationsergebnisse 4.5.1 Bewertung der Effizienz der Steuerungskonzepte zur Gridlock- Prävention 4.5.2 Simulationsszenarien für Störfälle 5 Fazit und Ausblick 5.1 Zusammenfassung 5.2 Diskussion der Ergebnisse 5.2.1 Effizienz des ereignisorientierten Routenwahlmodells und selbstorganisierten Störfallmanagements 5.2.2 Effizienz der Pförtnersteuerung zur Isolation des sensiblen gestörten Areals 5.2.3 Ausblick und Bewertung der Simulationen 5.3 Vorschlag zur Aufrechterhaltung eines minimalen Verkehrsflusses während der Dosierung durch PA / Verkehrsstaus verursachen dem deutschen Staat jährlich rund 25 Milliarden Euro Unkosten [14, 26]. Neben diesen monetären Schäden wirken sie sich jedoch auch negativ auf die Lebensqualität von Mensch und Umwelt aus. Sie sind beispielsweise die Ursache für einen nicht unerheblichen Anteil der circa 2,4 Milliarden jährlich registrierten Unfälle mit Sach- oder Personenschaden [13]. Rund 14 % der Unglücksfälle gehen dabei als Folgeerscheinung eines vorherigen Unfalls hervor [8, 26]. Nahezu alle führen eine weitere Staubildung herbei und somit einen Teufelskreis, der sich zu schließen droht. Besonders aus spontanen, nicht wiederkehrenden Störfällen entstandene Staubildung birgt eine hohes Risiko, in einem Gridlock zu enden und damit ein gesamtes innerstädtisches Verkehrssystem zum Erliegen zu bringen. Da diese Störfälle unvorhersehbar und unvermeidbar sind, kann ihrer Dauer und ihrem Einfluss lediglich ein effizientes Störfallmanagement durch systematischen, gezielten und koordinierten Gebrauch institutioneller, technischer und natürlicher Ressourcen entgegenwirken. Beispiel für eine solche Gegenmaßnahme zur Staubildung in urbanen Netzen ist das selbstorganisierte Störfallmanagement nach Lämmer [19] und Rausch [27]. Mithilfe von LSA und der Kombination zweier effektiver Wirkungsmechanismen werden Gridlocks an Knotenpunkten unterbunden. Verlängerte Sperrzeiten verhindern den Zufluss in übersättigte Streckenabschnitte und damit die Ausbreitung von Rückstaus auf vorgelagerte Kreuzungen. Erweiterte Freigabezeiten der alternativen Fahrtrichtungen regen wiederum eine Umgehung des gestörten Abschnitts an und ermöglichen somit zusätzlich die bessere Ausschöpfung vorhandener freier Kapazitäten. Durch die Entwicklung und den erfolgreichen Einsatz der genannten Maßnahme könnte der Gebrauch von Pförtnerampeln (PA), welche den Zufluss in übersättigte Bereiche ebenfalls regulieren, indem sie Grünzeiten verkürzen oder aussetzen, hinfällig werden. Um diese Frage zu klären, widmet sich die vorliegende Masterarbeit dem Vergleich der beiden zuflussregulierenden Steuerungskonzepte. Ziel ist jedoch nicht, zu beweisen, dass eine Maßnahme schlechter ist als die andere, sondern vielmehr einen Beitrag zu einer optimalen Kombination der Vorzüge beider Herangehensweisen zu leisten und somit die auf beiden Seiten vorhandenen Defizite zu beseitigen. Dafür werden zunächst beide Konzepte auf ihre Effizienz hin überprüft und im Anschluss analysiert, inwiefern die Symbiose beider LSA-Steuerungen in einem Netzwerk zusätzliche Effekte gegen die Gridlockentstehung bewirkt. Außerdem werden verschiedene Vorschläge zur Entwicklung einer effizienteren Steuerlogik für Pförtneranlagen eingebracht, um diese Kombination noch vorteilhafter zu gestalten.:1 Einleitung 1.1 Sinngebung und Relevanz dieser Untersuchung 1.1.1 Entstehung von Verkehrsstörfällen und Staubildung 1.1.2 Extremfall Gridlock 1.2 Vorgehensweise und erwartete Ergebnisse 2 Theoretische Grundlagen 2.1 Allgemeine Verkehrskenngrößen 2.2 Lichtsignalanlagen 3 Lichtsignalanlagen und andere Steuerungskonzepte der Verkehrstelematik 3.1 Grundkonzepte der Verkehrstelematik zur Verkehrsbeeinflussung 3.1.1 Informationssysteme 3.1.2 Streckenbeeinflussungsanlagen 3.1.3 Netzbeeinflussungsanlagen 3.1.4 Knotenpunktbeeinflussungsanlagen 3.2 Lichtsignalanlagen 3.2.1 Steuerungsebenen 3.2.2 Urban Traffic Control 3.3 Rückstauregulierung durch ein selbstorganisiertes Störfallmanagement 3.3.1 Staufrontkontrolle durch Zuflussdosierung 3.3.2 Kapazitätsausschöpfung durch Umverteilung der Verkehrsströme 3.3.3 Vorzüge und Defizite 3.4 Pförtnerung 3.4.1 Ziele einer erfolgreichen Zuflussdosierung mithilfe einer PA 3.4.2 Anforderungen an Pförtneranlagen 3.4.3 Steuerung der Pförtneranlage 4 Modellierung und Simulation 4.1 Netzwerkmodellierung 4.1.1 Struktur des Straßennetzes 4.1.2 Knotenpunkte 4.1.3 Dimensionierung der LSA 4.2 Implementierung der Rückstauregulierung 4.2.1 Bemessung der Rückstaulänge 4.2.2 Schätzung der Staukapazität 4.2.3 Bemessung der Freigabezeit 4.2.4 Umsetzung in einem Straßennetzwerk 4.3 Implementierung der PA-Steuerung 4.3.1 Festzeitsteuerung 4.3.2 Verkehrsabhängige Bestandteile zur Zuflussdosierung 4.3.3 Unzulässigkeit der Verkehrsstärke als Auslösekriterium 4.3.4 Variation des Bemessungshorizonts der Auslösekriterien 4.4 Dynamisches Routenwahlverhalten der Fahrer 4.5 Szenariomodellierung und Simulationsergebnisse 4.5.1 Bewertung der Effizienz der Steuerungskonzepte zur Gridlock- Prävention 4.5.2 Simulationsszenarien für Störfälle 5 Fazit und Ausblick 5.1 Zusammenfassung 5.2 Diskussion der Ergebnisse 5.2.1 Effizienz des ereignisorientierten Routenwahlmodells und selbstorganisierten Störfallmanagements 5.2.2 Effizienz der Pförtnersteuerung zur Isolation des sensiblen gestörten Areals 5.2.3 Ausblick und Bewertung der Simulationen 5.3 Vorschlag zur Aufrechterhaltung eines minimalen Verkehrsflusses während der Dosierung durch PA

Polymers capable of thermally controlled reversible bonding reactions are promising candidates for stimuli responsive materials, as required for self-healing or drug delivery materials. In order to investigate how the dynamic reactions can be controlled, effective analytical tools are demanded that are capable of analyzing not only the polymers but can also monitor the respective bonding reactions. Herein, we employ size exclusion chromatography in a newly developed temperature dependent mode (TD SEC) for the in situ characterization of polymers that undergo retro Diels-Alder (rDA) reaction at temperatures higher than 60 °C. Monitoring the evolution of the molar mass distribution of the polymers during the rDA reaction and evaluating the data quantitatively gives detailed information about the extent of the reaction and allows elucidating structural parameters that can be used for controlling the polymers debonding behavior. In contrast to spectroscopic techniques, TD SEC analyzes only the size of the polymers, hence the polymers do not need to fulfill any particular requirements (e.g. presence of detectable functional groups) but only need to be soluble in the TD SEC, which makes the method universally applicable. Side effects that might bias the results are minimized by using a high temperature chromatograph that allows performing the analysis in a broad temperature range (60 – 200 °C) and in different solvents. Thus, the analysis can be performed under the exact conditions that are required for the bonding reactions and an in situ image is provided.

Es heißt, moderne Marktwirtschaften seien sich selbst regulierende Systeme. Dies gelte auch für die Moral der Akteure. Die Finanzkrisen der letzten Jahre haben die Frage nach der Stärke der Selbstheilungskräfte aufgeworfen. Dies wird im Aufsatz untersucht. Dazu werden zunächst die geisteswissenschaftlichen Konzeptionen des Liberalismus, des Ordoliberalismus und der Zentralverwaltungswirtschaft vorgestellt. Dann wird eine evolutionswissenschaftliche Konzeption dagegengestellt. Es zeigt sich, dass die geisteswissenschaftlichen Konzeptionen das „eigentliche“ Zielsystem der Akteure nur unvollkommen berücksichtigen. Sie über- oder unterschätzen daher das Vermögen der Systeme zur Selbstheilung. Die größte Übereinstimmung finden wir beim Ordoliberalismus, der mit seiner Skepsis in die Selbstheilungskräfte freier Märkte Recht hat: Es muss einen institutionellen Ordnungsrahmen geben, der mit der wünschenswerten gesellschaftlichen Moral besser als bisher zu verknüpfen ist. Für die weitere Forschung sehen wir die wichtige Aufgabe, die Selbstheilungskräfte der Gesellschaft in Bezug auf moralisches Verhalten genauer zu erforschen. / It has been said, modern market economies are self-regulating systems. This would also be true for the moral standards of its actors. The financial crises of recent years have put the strength of self-healing capacities in question. This will be investigated in the following paper. In order to do so, concepts of social sciences such as liberalism, ordoliberalism and central command economy will be presented. Subsequently, evolution theory will oppose these concepts. The analysis shows that social sciences only imperfectly recognize the essential objectives of actors. They over- or underestimate the self-healing capabilities of the economy systems. The largest conformity was found in the ordoliberalism, whose skeptics in self-healing capacities of free markets have been upheld. An institutional framework has to be put in place, which is more strongly linked to the morals of civil society as has been the case so far. In the future, one important task for research will be to further investigate self-healing capacities of societies in light of moral behavior.

Pavement system plays an indispensable role in the socio-economic and sustainable development of every modern society. Yet, pavement construction and maintenance is also responsible for a significant fraction of the GHG emissions from the whole transport sector. At the same time, the extensive global pavement network entails continual investment in maintenance and rehabilitation activities. Given the evidence from previous studies, pavement maintenance has a great potential in reducing pavement-induced GHG emissions and fuel consumption. To assist the transition towards a future sustainable road infrastructure, this thesis has marked the theoretical basis of sustainable pavement maintenance management. Two approaches are discussed to offer a multi-dimensional view for future sustainability improvement in pavement maintenance practices. With the still-evolving concept of sustainability in road infrastructure, it is necessary to recognize where we are and what we need to do to develop a comprehensive management framework with the opportunities and challenges. Based on a systematic literature review, this project identifies the current stage of sustainable road infrastructure management and guides to sustainability-oriented maintenance optimization for designing top-down strategies. Meanwhile, it is not enough to only optimize the decision-making process; more bottom-up knowledge of pavement materials is required to inform better maintenance design. This thesis has focused on the self-healing property of asphalt material due to the non-negligible sustainability indications it implies. By applying neutron tomography and image processing technique, the microstructural changes during the self-healing process are analyzed with its 7-hour time-series volumetric data. The experiment has shown that different filler content has a great influence on self-healing efficiency in asphalt mastics. The results will give us the possibility to optimize asphalt self-repair, shedding a light on a new generation of sustainable asphalt pavement. The two approaches presented in this thesis offer valuable insights into sustainable road infrastructure optimization from different aspects. / I varje modernt samhälle spelar vägarna en viktig roll för socioekonomisk och hållbar utveckling. Vägnätet, med byggande och underhåll, bidrar också med en betydande del av växthusgasutsläppen från hela transportsektorn. Vägnätet kräver kontinuerliga investeringar på grund av behovet av underhåll . Tidigare studier har visat att det finns en stor potential för minskning av utsläppen av växthusgaser från vägunderhåll. Vägarnas kvalitet spelar också roll för trafikens bränsleförbrukning.  Fokus för denna avhandling är att underlätta för framtida hållbar väginfrastruktur. När det gäller den teoretiska grunden för hållbar förvaltning av vägar och underhåll av vägbeläggningar är det nödvändigt att förstå vad som är dagens aktuella teknik, och också att veta vad vi behöver utveckla för att få ett heltäckande ledningsramverk för vägunderhåll. Här finns både möjligheter och utmaningar. Baserat på en systematisk litteraturgenomgång identifierar detta projekt det aktuella läget när det gäller praktik för förvaltning av väginfrastruktur. Som ett resultat av detta presenteras olika metoder som tillämpas för en målorienterad underhållsoptimering, som måste göras top-down från den som har övergripande ansvar för vägnätet. Samtidigt räcker det inte att bara optimera beslutsprocessen, det krävs mer bottom-up kunskap i fråga om beläggningsmaterial för att förbättra metoderna för underhåll. Denna avhandling har därför också fokuserat på den självläkande egenskapen hos asfaltmaterial. Här fanns en unik möjlighet att tillämpa neutrontomografi och bildbehandlingsteknik för analyser av de mikrostrukturella förändringarna under självläkningsprocessen i asfaltmaterial, med 7-timmars tidsserievolymetriska data. Experimentet har visat att olika innehåll av fyllmedel i asfaltmastixen  har stor inverkan på självläkandets effektivitet. De två tillvägagångssätten som presenteras i denna avhandling ger värdefulla insikter om hållbar väginfrastrukturoptimering ur olika aspekter. / <p>QC 220309</p>

Ces travaux de thèse concernent l’étude de matériaux supramoléculaires en vue de générer de nouveaux élastomères silicones auto-cicatrisants. Dans un premier temps, l’étude de la bibliographie a permis de recenser les différentes voies intégrant de la chimie supramoléculaire développées dans le domaine des silicones et basées sur les liaisons hydrogène. L’effet des groupements associatifs sur les propriétés rhéologiques et mécaniques des matériaux a été discuté, et les limitations de ces systèmes soulignées. La chimie développée par l’équipe du Dr. Leibler, adaptée par la suite aux silicones par le Pr. Zhang et son équipe, a particulièrement été analysée lors de notre étude de compréhension. Les relations structures/propriétés n’étaient pas clairement élucidées à l’issue de cette étude de la bibliographie. Des études modèles impliquant un PDMS téléchélique aminé ainsi que de l’urée ont donc été réalisées. La caractérisation précise des structures des produits de réaction a permis de mettre en exergue certaines corrélations entre structures (choix du groupement associant, masse molaire du copolymère, fonctionnalité) et propriétés (rhéologiques et mécaniques) qui n’avaient alors pas été démontrées pour ces systèmes. Il a aussi été montré que la force des groupements et les enchevêtrements jouent un rôle primordial. Une chimie différente, inspirée des travaux de Yilgör et al sur les copolymères segmentés, a par la suite été envisagée, en mettant en jeu cette fois la réaction d’aza-Michael. Cette synthèse se démarque du premier système par un meilleur contrôle de la structure macromoléculaire finale. Un silicone supramoléculaire élastomère et auto-cicatrisant a été obtenu en combinant une fonctionnalité importante et une masse molaire finale élevée. Les propriétés mécaniques de ce polymère ont été optimisées par l’ajout de charges plus ou moins renforçantes. L’impact d’un tel renfort sur les propriétés auto-cicatrisantes du système a été discuté. / This PhD thesis focused on the investigation of supramolecular materials in order to generate new self-healing supramolecular silicone elastomers. Firstly, a literature review on silicone materials was realized and we identified the different ways developed in the silicone domain that imply supramolecular chemistry and in particular hydrogen-bonds. The influence of associating groups on rheological and mechanical properties of these materials was discussed, and the restrictions of such systems were highlighted. The chemistry developed by Dr. Leibler and co-workers, later adapted to silicones by Pr Zhang and his team, was deeply investigated during our comprehension study. Relationships between structure and properties were nonetheless not fully elucidated in these studies. Model reactions involving telechelic amino-PDMS and urea were then carried out. The thorough characterization of the final structure of the reaction products highlighted few correlations between structural parameters (choice of the type of associating group, molecular weight of copolymer, functionality) and properties (rheological and mechanical) that had not been demonstrated yet for these systems. We showed that, among others, the strength of the associating groups as well as the entanglements play a fundamental role. A different chemistry, inspired by Yilgör and co-workers’ studies on segmented copolymers, was later considered by carrying out an aza-Michael reaction. This synthesis differs from the previous one by its better control of the final macromolecular structure. A supramolecular silicone elastomer with self-healing abilities was obtained by combining a large functionality together with a high final molecular weight. Mechanical properties of this material were further enhanced through the addition of more or less reinforcing fillers. The influence of such reinforcement on self-healing capacity of this system was discussed.

This thesis deals with the application of bounded model checking method for self-healing assurance of concurrency related problems. The self-healing is currently interested in the Java programming language. Therefore, it concetrate mainly on the model checker Java PathFinder which is built for handling Java programs. The verification method is implemented like the Record&Replay trace strategy for navigation through a state space and performance bounded model checking from reached state through the use of Record&Replay trace strategy. Java PathFinder was extended by new moduls and interfaces in order to perform the bounded model checking for self-healing assurance. Bounded model checking is applied at the neighbourhood of self-healing.

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