Les phénomènes électrochimiques sont de plus en plus présents dans notre vie quotidienne : ils sont au cœur des batteries de nos ordinateurs, de nos téléphones, dans les piles (à combustibles), etc ... L'objectif de cette thèse est de mieux comprendre les interfaces métal-solvant qui interviennent aux niveaux de ces systèmes (pile à combustible, batteries Li-ion …). Cependant si ceux-ci sont fortement étudiés expérimentalement à la fois dans les laboratoires universitaires et industriels, leur compréhension à l'échelle atomique reste encore imparfaite. Le but de cette thèse est donc d'améliorer la compréhension de l'interface entre l'électrolyte et l'électrode ainsi que sa modification avec le potentiel appliqué à l‘aide de calculs ab initio basés sur la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT). Pour cela au moyen de méthodes de simulation électrochimiques utilisant des approches théoriques spécifiques des surfaces et interfaces développées au sein du laboratoire, nous nous sommes d'abord intéressés à une interface Ruthénium-eau. Le ruthénium est un métal qui crée des interactions fortes avec l'eau : l'eau se trouve alors non dissociée ou partiellement dissociée sur cette surface selon les conditions d'étude. Ainsi, en partant des contradictions apparentes entre résultats expérimentaux présents dans la littérature, nous avons étudiés plus d'une dizaine de phase d'eau sur le ruthénium, dont nous avons extrait le diagramme de phase en fonction du potentiel, de la température, et en tenant compte du fort effet isotopique présent dans ces systèmes. La comparaison de nos résultats calculés avec les résultats expérimentaux nous a permis de rationaliser les observations et d'apporter des réponses sur la cause de l'effet isotopique géant associé à la dissociation de l'eau sur le ruthénium.Dans un second temps nous nous sommes intéressés à une interface lithium-solvant (éthylène carbonate) présente dans les batteries Li-métal. Contrairement à l'étude de l'interface métal-eau précédente nous nous sommes intéressés à la modélisation de la surface et de l'électrolyte liquide. La modélisation du solvant liquide étant plus complexe que celle d'une monocouche d'eau solide adsorbée sur la surface, nous avons donc utilisé une méthode de solvatation implicite que nous avons dû adapter à nos calculs électrochimiques. Nous avons aussi modélisé des molécules de solvant de façon explicite pour pallier aux limites du modèle implicite et inclure les effets de première sphère de solvatation. Notre modèle de solvatation mixte implicite/explicite nous a permis d'étudier les processus électrochimique de réorganisation de surface, de réduction de Li+ ainsi que l'hystérésis/nucléation de surface de Li. / The electrochemical phenomena are increasingly present in our daily lives: they are at the heart of the batteries of our computers, our phones, in batteries (fuels), etc ... The objective of this thesis is to better understand metal-solvent interfaces involved levels of these systems (fuel cell, Li-ion batteries ...). However if they are heavily studied experimentally both in academic and industrial laboratories, understanding at the atomic scale is still imperfect. The aim of this thesis is to improve understanding of the interface between the electrolyte and the electrode and its modification with the potential applied using ab initio calculations based on the Density Functional Theory (DFT).For this simulation using electrochemical methods using specific theoretical approaches of developed surfaces and interfaces in the laboratory, we primarily interested in a ruthenium-water interface. Ruthenium is a metal that creates strong interactions with water: water is then undissociated or partially dissociated on this surface under the conditions of study. Thus, starting from the apparent contradictions between experimental results present in the literature, we have studied more than a dozen water phase on ruthenium, we extract the phase diagram based on potential, temperature, and taking into account the strong isotope effect present in these systems. Comparison of our calculated results with the experimental results allowed us to rationalize the observations and provide answers on the cause of the giant isotope effect associated with the dissociation of water on ruthenium.In a second step we are interested in a lithium-solvent interface (ethylene carbonate) present in the Li-metal batteries. Unlike the previous study of metal-water interface we are interested in modeling the surface and the liquid electrolyte. The modeling of the liquid solvent is more complex than a single layer of solid water adsorbed on the surface, so we used a method of implicit solvation that we had to adapt our electrochemical calculations. We also modeled explicitly solvent molecules to overcome the limitations of the implicit model and include the effects of the first solvation sphere. Our model of mixed implicit solvation / explicitly allowed us to study the electrochemical surface reorganization process, Li + reduction as well as hysteresis / Li surface nucleation.

Le mémoire porte sur l’étude et la mise au point d’un nouveau procédé électrochimique pour la valorisation d’effluents minéraux liquides. Il se fonde sur une exploitation originale des réactions d’intercalation réversibles de cations dans les phases de Chevrel Mo6X8 (avec X = S, Se). Le développement initial du travail a été de vérifier le transfert électrochimique de cations d’une solution source vers un électrolyte de valorisation à travers une jonction électrochimique de transfert (JET). L’élaboration de disques (diamètre 25 mm, épaisseur de 2 à 4 mm) de matrice active de forte compacité (98%) en Mo6X8 est obtenue par pressage réactif à haute température. Sa mise en fonction aboutit à un mini pilote de laboratoire qui permet d’établir les performances et de situer les limites du processus sur les cations Co2+, Fe2+, Ni2+, Cd2+, Zn2+, Mn2+ ,Cu2+. Les expérimentations démontrent que le transfert résulte d’un simple processus galvanique entre deux électrodes auxiliaires situées dans chacun des compartiments. Les rendements faradiques sont de 100% jusqu’à une densité de courant de 1,6 mA cm-2. Pour établir une modélisation du transport des ions, les coefficients de diffusion des différents cations dans chacune des matrices polycristallines ont été mesurés par différentes techniques électrochimiques. Les mobilités de chacun des cations sont proches et les coefficients de diffusion de l’ordre de 10-9 cm2.s-1 sauf pour la matrice séléniée à travers laquelle ions de la triade Fe, Co, Ni ne sont pas transférables. Les propositions de modèle de mode de transfert conduisent à envisager, pour l’optimisation des vitesses, des conditionnements en stœchiométrie des JET et de recourir à des épaisseurs faibles pour les jonctions. Les études se sont portées sur les conditions de transferts sélectifs à partir de mélanges de cations dans la solution source. Des séparations remarquables comme Cd / Zn, Co/Ni avec Mo6S8, Zn / Ni, Cd / Ni, Zn / Mn avec Mo6Se8 ont été obtenues. Elles sont transférables directement pour le traitement d’effluents industriels. Les résultats présentés confirment la potentialité de ce nouveau mode de traitement et permet d’envisager un transfert de technologie au niveau de la valorisation de co-produits et rejets industriels / The aim of this work is the study of a new electrochemical process. The industrial activity generates large amounts of liquid waste containing heavy metals. Processes used for treating this kind of materials are precipitation, solvent extraction or ion exchange. The limits of such treatments are due to their selectivity towards cations mixtures. A new original electrochemical way is purposed as an alternative of these techniques. This work deals with the extraction and the selective transfer of metal ions contained in liquid effluents or in lixiviats of industrial processes. This technique is based on the reversible redox reactions of insertion and deinsertion of cations in mineral host lattice matrices. The mineral matrix consist in a ternary molybdenum chalcogenides MxMo6X8 (where M = ternary metal cation and X= S, Se) known as Chevrel. This disc is obtained by a technique of synthesis at high temperature. The electrochemical transfer junction ETJ consists of a Mo6S8 or Mo6Se8 disc compacted by hot pressing. This method consists with a synthesis by reactive hot pressing, from mixture of powder of composition adapted for the stoichiometry of desired material. We have obtained a disc (thickness = 4mm, diameter = 25mm) with a compactness rate about 98%. The electrochemical junction allowed a good mechanical behaviour. All experiments were then carried out in a laboratory cell which allow to establish the performances and to locate the limits of the process on the cations Co2+, Fe2+, Ni2+, Cd2+, Zn2+, Mn2+, Cu2+. These experiments show that the transfer results from a simple galvanic process between two auxiliary electrodes located in each compartment. The transfer faradic yields about 100% were achieved until a current density of 1.6 mA.cm-2. The results confirm the feasibility of a transfer process. The real operations of the selective transfer are shown with applications for remarkable separations as Co/Ni, Cd/Ni with Mo6S8 and Zn/Ni, Ni/Cd, Mn/Zn with Mo6Se8. The extraction of a solution of cation by an electrolytic process could open many ways of application in the mineral liquid waste management. This process is now being developed for investigations of real industrial liquid wastes. To establish an ion migration modeling, the diffusion coefficients of the various cations in each polycrystalline matrix were measured by various electrochemical techniques. Mobilities of each cation are close and the diffusion coefficients about 10-9 cm2.s-1 except for the selenious matrix through which ions Fe, Co, Ni are not transfer. The proposals of transfer mode for the optimal speeds result in considering, the conditionings in stoichiometry of the ETJ and to resort to low thicknesses for the junctions. The results presented confirm the potentiality of this new mode of treatment and allow considering a technology transfer for the valorization of industrial wastes

Les travaux de cette thèse portent sur l'élaboration de capteurs électrochimiques pour la détection de micropolluants mis sous surveillance par la Directive Cadre sur l'Eau (DCE/200/60/CE) tels que Ni(II) et Pb(II). Actuellement, le contrôle des eaux est effectué par prélèvements cependant les méthodes d'analyses sont longues et coûteuses et les seuils de concentration très faibles imposés par la loi, nécessitent d’avoir recourt à d’autres types d’équipements, tels que les capteurs électrochimiques. L'amélioration indispensable de leur sensibilité et de leur sélectivité peut être atteinte par le choix du matériau d'électrode et de sa fonctionnalisation de surface. Ces capteurs ont pour objectif, à terme, d’analyser la qualité des eaux sur site en continu ou semi-continu. Dans le cas de l'étude de la sélectivité, les sels de diazonium ont été choisis pour le greffage des fonctions benzamides oximes, complexantes du Ni(II). Cette molécule n'ayant jamais été étudiée électro-chimiquement, son domaine d'électro-activité et les mécanismes d'oxydation ont été étudiés. Les électrodes greffées ont permis la détection électrochimique et montrent une sélectivité pour le Ni(II), en présence d'interférents comme Pb(II) et Cu(II). Cette étude a prouvé que les amines aromatiques et aliphatiques peuvent être greffées par oxydation en milieux aqueux. Les électrodes ainsi fonctionnalisées ont montré que la mobilité des fonctions complexantes, via la structure et la longueur du squelette carboné, influence la limite de détection des capteurs, les chaînes aliphatiques complexant particulièrement bien les cations métalliques. Enfin, l’influence de différentes formes allotropiques du carbone, utilisées en tant que phases actives d’électrodes sérigraphiées, a été étudié. Des électrodes composées de différentes formes allotropiques de carbones ont été fonctionnalisées par des sels de diazonium et utilisées pour la détection du Pb(II). Les résultats montrent que certains matériaux carbonés, comme les nanotubes de carbone, améliorent les propriétés électro-catalytiques des capteurs. / This work is focused on the elaboration of electrochemical sensors for Ni(II) and Pb(II) micropollutants detection, targeted by the Water Framework Directive (WFD 2000/60/CE). Currently, water supervision is carried out by sampling and analytical equipments, however these methods are too long and too expensive, the very low concentration limits imposed by laws, needed to be reached using other kind of equipments such as electrochemical sensors. The sensitivity and selectivity of these sensors can be improved by the choice of the electrode materials and their surface functionalization. The aim of these sensors is to make possible the water quality analysis on site, continuously or semi-continuously. The selectivity was reached by grafting diazonium salts composed of benzamide oxime functions, complexing Ni(II). The electro-activity area and the oxidation mechanisms of this molecule were investigated. It is to be underlined that the electrochemical behavior of this molecule has never been studied in the litterature. The grafted electrodes were used for the electrochemical detection, and they turned out to be selective for Ni(II) detection in the presence of both Pb(II) and Cu(II). To improve the sensitivity of these sensors, the mobility of the complexing function is important. This study shows the possibility to graft aliphatic and aromatic amines via oxidation reactions in aqueous media. These electrodes revealed better analytical performances for the sensors grafted by aliphatic amines through the mobility of the carbon chains complexing metallic cations. Finally, the influence of the different allotropic kind of carbons, used as screen printing electrodes, were compared. These electrodes, functionalized with diazonium salts and used for the detection of the Pb (II) showed that some carbonaceous materials such as carbon nanotubes, improve the electro-catalytic properties of the sensors.

Dans ce travail, plusieurs méthodes opto-électrochimiques ont été développées et appliquées à l’étude de systèmes chimiques à l’échelle de l’objet individuel. Du coté optique,l’holographie et la spectroscopie visible ont été associées à la super localisation pour pousser l’applicabilité de ces techniques au-delà de la limité imposée par la diffraction.Des techniques nanoélectrochimiques, comme les impacts stochastiques et l’utilisation de nanoelectrodes, complètent cette étude en renseignant sur la réactivité et sur les étapes de transfert d’électrons. Ces études couplées caractérisent ainsi les phénomènes chimiques de façon bien plus complète. Il est montré que cette caractérisation à la fois chimique et optique est en fait essentielle pour pouvoir comprendre le fonctionnement des systèmes nano chimiques in loco.En démarrant par des réactions modèle, comme l’oxydation de l’argent, la complexité des systèmes étudiés est progressivement augmentée, éclairant des phénomènes de transport,d’agrégation, ainsi que des transformation redox et de catalyse sur des matériaux complexes et mal définis tel que les oxydes de métaux de transition (cobalt) / A number of coupled optical and electrochemical single particle techniques are employed for investigating a variety of chemical systems at the level of individual objects.On the optical side, holography and visible spectroscopy are imbued with superlocalization principles pushing the applicability of these techniques down to sub-diffraction levels. Nanoelectrochemical techniques such as stochastic impacts and nanoelectrodes are used to complement this information, providing a much more complete characterization of the phenomena.It is shown that this dual optical and electrochemical single particle characterizationis actually crucial to understand complex nano chemical systems in loco. Starting frommodel reactions, such as Ag oxidation, the complexity of the studied phenomena and systems is progressively increased, as light is shed on transport phenomena, aggregation,as well as redox transformations and catalysis on complicated materials such as ill-defined transition metal (cobalt) oxides

Les applications portables et stationnaires des accumulateurs Ni-MH nécessitent sans cesse des autonomies de plus en plus importantes. Cet accroissement d'autonomie peut être obtenu en développant de nouveaux composés intermétalliques hydrurables de type ABx (3

L’objectif de ce travail de thèse a été d’évaluer les propriétés inhibitrices de corrosion d’un traitement multifonctionnel utilisé dans l’industrie pétrolière. Dans la première partie de la thèse, l’influence des conditions hydrodynamiques, du temps d’immersion et de la température sur les processus de corrosion de l’acier API 5L-X65 en milieu CO2 en l’absence d’inhibiteur a été étudiée par des mesures électrochimiques (courbes de polarisation, courbes de Levich et spectroscopie d’impédance électrochimique) avec une électrode à disque tournant. A partir de ces essais, la vitesse de corrosion a été calculée pour les différentes conditions expérimentales. L’analyse couplée des résultats électrochimiques et des analyses de surface suggèrent la formation d’une couche de produits de corrosion, principalement de carbonate de fer qui recouvre la surface du métal et conduit à la diminution de la vitesse de corrosion quand le temps d’immersion, la vitesse de rotation et la température augmentent. La deuxième partie de la thèse a été consacrée à l’évaluation d’un traitement multifonctionnel contre la corrosion. Ce traitement est composé principalement de produits extraits de l’Aloe Vera (gel de l’Aloe Vera et « acibar »). Ces produits ont été choisis car ils empêchent la formation simultanée d’hydrates et de carbonate de calcium. Ces composés « verts », ainsi que la dodécylamine, qui est un inhibiteur de corrosion commercial, ont été testés à l’aide des mesures électrochimiques et par perte de masse afin de comparer leur efficacité et d’évaluer un possible effet de synergie lorsqu’ils sont utilisés en mélange. Les produits testés séparément ont un pouvoir protecteur comparable et il n’a pas été mis en évidence d’effet de synergie. En revanche, il a été montré que les composés sont compatibles entre eux. Ceci constitue un point très important pour l’utilisation de ces traitements qui permettent d’augmenter la fiabilité et la rentabilité pour la production du pétrole et du gaz. / The objective of this work was to evaluate the corrosion inhibitive properties of a multifunctional treatment used in the petroleum industry. In the first part of the thesis, the influence of hydrodynamic conditions, immersion time and temperature on the corrosion process of API 5L-X65 steel in CO2 medium in absence of inhibitor was studied by electrochemical measurements (polarization curves, Levich curves and electrochemical impedance spectroscopy) with a rotating disk electrode. From these tests, the corrosion rate was calculated for different experimental conditions. The analysis of the electrochemical results and surface analyses suggest the formation of a layer of corrosion products, mainly iron carbonate which covers the metal surface and leads to the decrease of the corrosion rate when the immersion time, the rotation speed and temperature increase. The second part of this work was devoted to the evaluation of a multifunctional treatment against corrosion. The treatment is mainly composed Aloe Vera extracts (Aloe Vera gel and "acibar”). These products were chosen because they prevent the simultaneous formation of hydrates and calcium carbonate. These "green" compounds and dodecylamine, which is a commercial corrosion inhibitor, were tested using electrochemical measurements and by mass loss in order to compare their efficiency and to evaluate a possible synergistic effect when they are used as a mixture. The products tested separately have a similar efficiency and did not reveal any synergistic effect. However, it was shown that the compounds are compatible. This is an important point for the use of these treatments which can increase the reliability and profitability for the production of oil and gas.

Cette thèse présente un travail sur l'obtention d'aérogels d'HDL par séchage en conditions CO2 supercritique et l'élaboration de nouveaux bionanocomposites formés par la coprécipitation d'hydroxydes doubles lamellaire (HDL) dans l'espace confiné des billes d'alginate. Grâce à la combinaison d'une synthèse par coprécipitation Flash et d'un séchage en conditions supercritiques au CO2, des aérogels d'HDL possédant des surfaces spécifiques élevées sont élaborés. Parallèlement, l'alginate est utilisé comme une matrice de confinement pour la précipitation inorganique d'HDL. D'une part, les billes d'alginate sont synthétisées par complexation des ions Ca2+ et la coprécipitation des phases HDL s'effectue en réalisant des imprégnations successives de réactifs. D'autre part, des billes d'alginate sont formées directement en présence des cations divalents (Mg2+, Ni2++, Co2+, ...) et des cations des métaux trivalents (Al3+), précurseurs des composés inorganiques. La coprécipitation des HDL se produit dans ce cas lors d'une étape d'imprégnation dans une solution d'hydroxyde de sodium. Tous les composés HDL, aérogels ou encore bionanocomposites sont caractérisés en détail par DRX, spectroscopie IR, MEB/MET, adsorption/désorption d'azote et ATG/DTG, pour obtenir un meilleur aperçu de la structure des particules, de leur taille et de leur morphologie. Des études menées sur l'adsorption de la trypsine pour les aérogels ou encore sur les performances d'électrodes modifiées HDL-alginate ont permis de montrer qu'il était possible d'améliorer les performances des HDL en augmenter leur porosité et en élaborant des bionanocomposites.

Cette thèse présente un travail sur l’obtention d’aérogels d’HDL par séchage en conditions CO2 supercritique et l’élaboration de nouveaux bionanocomposites formés par la coprécipitation d’hydroxydes doubles lamellaire (HDL) dans l'espace confiné des billes d'alginate. Grâce à la combinaison d’une synthèse par coprécipitation Flash et d’un séchage en conditions supercritiques au CO2, des aérogels d’HDL possédant des surfaces spécifiques élevées sont élaborés. Parallèlement, l’alginate est utilisé comme une matrice de confinement pour la précipitation inorganique d’HDL. D’une part, les billes d'alginate sont synthétisées par complexation des ions Ca2+ et la coprécipitation des phases HDL s’effectue en réalisant des imprégnations successives de réactifs. D’autre part, des billes d'alginate sont formées directement en présence des cations divalents (Mg2+, Ni2++, Co2+, ...) et des cations des métaux trivalents (Al3+), précurseurs des composés inorganiques. La coprécipitation des HDL se produit dans ce cas lors d'une étape d'imprégnation dans une solution d'hydroxyde de sodium. Tous les composés HDL, aérogels ou encore bionanocomposites sont caractérisés en détail par DRX, spectroscopie IR, MEB/MET, adsorption/désorption d’azote et ATG/DTG, pour obtenir un meilleur aperçu de la structure des particules, de leur taille et de leur morphologie. Des études menées sur l’adsorption de la trypsine pour les aérogels ou encore sur les performances d’électrodes modifiées HDL-alginate ont permis de montrer qu’il était possible d'améliorer les performances des HDL en augmenter leur porosité et en élaborant des bionanocomposites. / In this work, we investigated both the use of CO2 supercritical drying conditions and the use of biopolymer to modify the growth and aggregation of inorganic Layered Double Hydroxide (LDH) particles. Indeed, one possibility to enhance their performances is to increase the LDH porosity and to design them as nanostructured open structure. Thanks to the combinaison of fast coprecipitation and CO2 supercritical drying, highly porous LDH aerogels were obtained with enhanced textural properties. In parallel, the coprecipitation of Layered Double Hydroxides (LDH) in the confined space of alginate beads is reported. In our approach, Alginate acts as a template to support and confined the inorganic precipitation. In one hand, beads made of Alginate are synthesized by complexation of Ca2+ ions and LDH phases are coprecipitated using successive impregnations of reactants. In another hand, Alginate beads are formed directly in presence of the divalent (Mg2+, Ni2+, Co2+,…) and trivalent metal cations (Al3+), precursors of the inorganic compounds. LDH coprecipitation then occurs during a further impregnation step in a sodium hydroxide solution. All the LDH aerogels and LDH nanocomposites beads are deeply characterized using XRD, SEM/TEM, FTIR spectroscopic, adsorption/desorption of nitrogen and TGA/DTG to get better insight on particle structure, size and morphology Aerogels display enhanced adsorption behavior toward trypsine immobilization whereas a net improvement of the electrochemical response is noticed for the NiAl based bionanocomposites prepared by confined coprecipitation into Alginate.

La tribocorrosion peut être définie comme l’ étude de l’influence des facteurs environnementaux (chimiques et/ou électrochimiques) et mécanique (frottement) sur le comportement tribologique de surfaces en mouvement relatifs. En raison de leurs caractéristiques particulières: performances mécaniques, associées à une faible densité, bonne tenue à la corrosion, biocompatibilité, le titane et ses alliages sont souvent utilisés dans le domaine médical comme implants dentaires et orthopédiques. Cependant, leur faible résistance vis-À-Vis du frottement en milieu agressif et plus spécifiquement biologique reste un frein à leur usage courant dans le domaine prothétique. Pour améliorer la résistance à la corrosion et à l'usure du titane et de ses alliages, différentes méthodes de modification de la surface ont été proposées durant ces dernières décennies. Dans ce cadre, le but de ce travail est de comparer les comportements en corrosion et tribocorrosion du titane commercialement pur (cp Ti), avec ce même matériau ayant subi au préalable les traitements suivants :- soit une étape d'oxydation thermique à 650 °C à l’air durant 48 h (formation d’un film d'oxyde de titane (TiO2) en surface),- soit un dépôt électrochimique de calcium phosphate (CaP) en surface,- soit un dépôt électrochimique de calcium phosphate (CaP) suivi d’une tape d’oxydation thermique à 650 °C à l’air durant 6 h (formation d’un dépôt de type CaP/TiO2 en surface). Les phases cristallines des films modifiés ont été identifiées par diffraction des rayons X (XRD). La microscopie électronique à balayage (MEB) en combinaison avec la spectroscopie à dispersion d'énergie (EDS) a été utilisée pour caractériser la morphologie et la composition de ces films.Le comportement en corrosion pure des échantillons cp Ti avec ou sans modifications de surface à été étudié in situ à partir des mesures électrochimiques de suivi du potentiel en circuit ouvert (OCP), de la spectroscopie d'impédance électrochimique (EIS) et du tracé de courbes de polarisation potentio-Dynamiques.Le comportement en tribocorrosion à été étudié quant à lui à l'aide d'un tribomètre de type pion-Disque apte à travailler en milieu aqueux et permettant outre l’enregistrement des paramètres tribologiques classiques, la mise en œuvre in situ des techniques électrochimiques utilisées lors de l’étude en corrosion pure. Caractérisation et analyses de la surface(composition, morphologie, rugosité …) sont effectuées avant et après chaque étude de comportement (corrosion et tribocorrosion). Un protocole pour la culture des cellules sur la surface de titane a été validé, en se basant sur les résultats expérimentaux préliminaires. / Tribocorrosion is defined as the study of the interplay between chemical, electrochemical and mechanical processes that leads to a degradation of passivating materials in a corrosive environment. Due to the low density, excellent mechanical properties, high corrosion resistance and good biocompatibility, titanium and its alloys are widely used as dental and orthopedic implants. However, the poor wear resistant and bio-Inert properties limit their further development as more efficient and economic biomedical implants. To improve the corrosion-Wear resistance and even bioactivity of metallic implants, different surface modification methods are imposed in the past decades.The aim of this work is to provide a deep insight in the area of corrosion and tribocorrosion behavior of commercially pure titanium (cp Ti) under the guidance of a tribocorrosion protocol for passivating materials. And then three different surface modification treatments, as:- one-Step thermal oxidation at 650 °C for 48 h in air atmosphere to form a titania (TiO2) film on the surface of cp Ti.- one-Step electrochemical deposition of calcium phosphate (CaP) bioactive film on the surface of cp Ti.- electrochemical deposition of CaP bioactive film followed by thermal oxidation at 650 °C for 6 h in air atmosphere to form a CaP/TiO2 bioceramic film on cp Ti surface.The crystalline phases of the modified films were identified by X-Ray diffraction (XRD). Scanning electron microscopy (SEM) combined with energy dispersive spectroscopy (EDS) was used to characterize the morphology and composition of these films on cp Ti surface. In situ electrochemical measurements, like open circuit potential (OCP), electrochemical impedance spectroscopy (EIS) and potentiodynamic polarization are used to characterize the corrosion behavior of cp Ti samples without or with surface modification. The tribocorrosion behavior was investigated in an aqueous environment by combining a pin-On-Disc tribometer with the in situ electrochemical equipment. The classical tribological parameters could be also recorded under mechanical loaded condition. Surface characterization and analysis (like chemical composition, morphology, roughness...) are carried out before and after each corrosion and tribocorrosion test. A protocol for the culture of cells on the surface of titanium was validated, basing on the preliminary experimental results.

Le développement des polymères conducteurs, surtout en termes de stabilité, a permis de les intégrer dans les dispositifs électroniques pour des applications à haute valeur ajoutée. C'est la raison pour laquelle les condensateurs tantale initialement basés sur la technologie MnO2, en tant que cathode, ont été améliorés avec le remplacement de cette dernière par un polymère organique conducteur. Ces nouveaux condensateurs tantale-polymère sont constitués d'une anode en tantale frittée, d'un film diélectrique en oxyde de tantale, et d'une cathode en polymère conducteur, typiquement le poly(3,4-éthylènedioxythiophène) (PEDOT). Le fonctionnement des condensateurs a d'abord été optimisé uniquement pour de faibles capacités par polymérisation in situ. L'étape suivante consiste à atteindre de plus grandes capacités par imprégnation du polymère conducteur pré-synthétisé. Notre travail a été axé sur la caractérisation fine et la fabrication de prototypes de condensateur. Pour mener à bien cette étude, chaque partie du condensateur tantale-polymère a été caractérisée par différentes techniques physico-chimiques. Nous avons, entre autres, étudié la microstructure du réseau de tantale et les propriétés de la solution commerciale de polymère conducteur pour déterminer les paramètres d'imprégnation des condensateurs. Les caractérisations effectuées au laboratoire sont complétées par une évaluation des performances électriques des prototypes fabriqués dans l'entreprise. Tout ce travail a contribué à la mise sur le marché d'une nouvelle gamme de condensateurs tantale-polymère par l'entreprise Exxelia Tantalum. En parallèle, une étude a été consacrée à la synthèse d'un nouveau couple de polymère plus performant dans le but de remplacer le polymère commercial. / The development of conducting polymers, especially in terms of environmental stability, has allowed them to be used in electronic devices for high value applications. That's why tantalum capacitors initially based on MnO2 cathode technology have been improved by the replacement of it with a conducting polymer. Tantalum-polymer capacitors consist of a sintered tantalum anode, an anodic tantalum oxide film as a dielectric, and a conductive polymer cathode made of poly (3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT). Until recently, those capacitors have been optimized only for low capacities by in situ polymerization. The next step is to reach higher capacities using an impregnated conductive polymer. Our work focused on the characterization and fabrication of capacitors. The main study focused on the characterization of each part of the tantalum-polymer capacitor via physico-chemical investigations. We studied the microstructure of the tantalum network and the properties of the commercial polymer solution to determine parameters for the dip-coating of tantalum anodes. This laboratory characterization is complemented by an assessment of the electrical performances of samples within the company. All this work has contributed to a new range of tantalum-polymer capacitors by Exxelia Tantalum Company. At the same time, a study has been performed in the synthesis of a new pair of polymers in order to replace the commercial polymer.