Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

En construction navale militaire, les navires sont conçus pour résister à des menaces conventionnelles comme les mines ou les torpilles. Ces conceptions s’appuient sur des calculs aux explosions sous-marines lointaines qui sont bien maîtrisées aujourd’hui. Depuis la Seconde Guerre Mondiale, cette thématique a en effet bénéficié d’importants travaux de recherche. Ceux-ci ont abouti à des méthodes numériques robustes qui permettent de simuler l’essentiel des phénomènes caractérisant ces événements. Ces méthodes, utilisées en ingénierie, s’appuient cependant sur des hypothèses restrictives qui limitent leur champ d’application. Elles sont discriminantes si l’on souhaite simuler les explosions sous-marines en champ proche, caractérisées par des phénomènes fortement non-linéaires. Dans ce cadre, on adapte la méthode éléments finis Euler-Lagrange Multi-Matériaux avec Couplage Euler-lagrange, pour simuler ces problèmes. Les évolutions présentées dans la thèse s’articulent autour de deux points. (1) La méthode est développée en deux dimensions pour résoudre les problèmes 2D axisymétriques avec une rapidité et une précision accrues par rapport aux simulations 3D. (2) La projection des résultats 2D sur des grilles de calculs différentes 2D ou 3D est implémentée. Cette technique de projection permet de résoudre le problème complet par des phases successives dont la physique se situe sur des échelles de temps et d’espace très différentes, et qui nécessitent des maillages adaptés. Les développements effectués sont finalement intégrés dans le code de calcul LS-DYNA version 5.1.1, et validés pour les différentes phases du problème à partir de résultats théoriques et expérimentaux. / In military shipbuilding, ships are designed to withstand conventional threats such as mines or torpedoes. These designs are based on calculations of structural response to underwater explosions in far field, what is relatively well controlled today. The thematic of underwater explosions has indeed benefited from extensive research since the Second World War. This has resulted in robust numerical methods to simulate the main phenomena that characterize such events. These methods used in engineering are based on assumptions that limit their scope. These restrictions are discriminatory when we attempt to simulate underwater explosions in near field which are mainly nonlinear phenomena. In this context, the Multi-Material Arbitrary Lagrangian-Eulerian method with Euler-Lagrange coupling is chosen to simulate these problems. To make the method more easily applicable in engineering, its adaptation is based on two points. (1) Firstly the method is developed for two-dimensional cases in order to solve 2D axisymmetric problems with higher speed and accuracy compared to 3D simulations. (2) Then the projection of results from two-dimensional analysis on 2D or 3D grids is implemented. The projection from one grid to the other allows solving the whole problem through successive phases for physics on very different time scales and space scales, what necessitates adapted meshes. The developments are implemented in LS-DYNA code for the revised version 5.1.1 and validated for the different phases of the problem from theoretical and experimental results.

Ce travail se place dans le contexte de développement de nouveaux textiles ignifugés dédiés au recouvrement de sièges pour le secteur ferroviaire. Il porte plus particulièrement sur l’amélioration des propriétés au feu du poly (éthylène téréphtalate) (PET) par addition en voie fondue de retardateurs de flammes. Un mélange synergique d’additifs basé sur la littérature a été sélectionné (phosphinates de zinc et nanocharges OctaMethyl POSS) et a permis l’élaboration de multifilaments en PET ignifugé avec une teneur en additifs d’environ 10 % en masse. D’autres systèmes ignifugés à base de phosphinates de zinc ou d’aluminium et différents POSS ont été également étudiés. Les matériaux élaborés ont montré des comportements au feu distincts qui semblent liés d’une part à la dégradation thermique des nanocharges et les composés qu’ils libèrent et d’autre part aux réactions entre les POSS et le métal présent dans les additifs phosphorés. L’élaboration de multifilaments à taux de charges élevés (20 % en masse) a été étudiée avec des phosphinates de zinc ou d’aluminium qui sont respectivement fusibles et infusibles. Les modifications du comportement rhéologique du PET en présence des additifs ont étaient diminuées par l’incorporation du poly (butylène téréphtalate) (PBT). Des travaux sur l’ignifugation des textiles par mélange de fibres ou par enduction ont été menés et ont conduit à des résultats intéressants et complémentaires à l’étude par voie de filage. Les aspects de compatibilité et d’état de dispersion entre additifs et polymère et leur impact sur les propriétés physiques des matériaux fibreux ont été également étudiés. / This work is dealing with the development of fire resistant covering textiles for railway field. It particularly concerns the improvement of poly (ethylene terephthalate) (PET) fire properties by melt blending fire retardants. Based on literature, a synergistic blend of additives has been selected (zinc phosphinates and OctaMethyl POSS nanofillers) and processed into PET multifilaments with 10% of loading content. Other fire resistant systems combining zinc or aluminium phosphinates with different POSS has been also studied. The developed materials showed distinct fire behaviours which could be related in one hand, to the released species of POSS through thermal degradation and on the other hand, to reactions between POSS and the metal element on the phosphorus-containing agent. The elaboration of highly loaded multifilaments (20 wt.%) has been studied with zinc or aluminium phosphinates which are respectively fusible and infusible. Rheological modifications occurred when fillers are added to PET and incorporation of poly (butylene terephthalate) (PBT) diminished the observed phenomena. Works on textile fire retardancy by fibres blending or back coating has been led and gave interesting results. Compatibility and dispersion state of fillers on polymer and their impact on the fibrous materials physical properties has been also studied.

La biodétérioration de mortiers a été étudiée au cours d’un essai spécifique mettant en œuvre Halothiobacillus neapolitanus comme bactérie sulfo-oxydante (BSO) neutrophile et Acidithiobacillus thiooxidans comme BSO acidophile. Cet essai a permis de réaliser en laboratoire une succession bactérienne comme observée in situ dans les tuyaux d’égout. L’originalité de l’essai provient de l’approche pluridisciplinaire considérant l’impact du mortier sur les BSO, l’évolution de la microstructure et de la chimie du mortier. L’intensité de l’attaque a été définie par un indice d’attaque (IA) qui prend en compte la production d’acide sulfurique des BSO, les relargages d’éléments chimiques du mortier et son évolution physique. Quelle que soit la BSO considérée, le mortier à base de ciment d’aluminate de calcium (CAC) présente une meilleure résistance, donc un IA plus faible, que le mortier à base de ciment Portland (OPC). La meilleure performance du mortier CAC, plus prononcée avec H. neapolitanus, n’a pu être reliée au relargage plus important de l’aluminium en solution. Par contre, il a été montré qu’en présence du mortier CAC, H. neapolitanus diminue plus rapidement le pH du milieu à 3 et accumule du tétrathionate et du soufre en solution. Cette accumulation induit une moindre biogénération d’acide, d’où la moindre attaque du mortier. Ainsi, la performance du mortier CAC est essentiellement due à sa résistance à la biodétérioration pendant la phase neutrophile quand l’attaque est faible. Ainsi, pour estimer la performance potentielle de formulations de mortier, il semble préférable de faire des essais avec H. neapolitanus au lieu de A. thiooxidans comme couramment utilisé. / Biodeterioration of mortars was investigated in a specific test implementing Halothiobacillus neapolitanus as neutrophilic sulfur-oxidizing bacteria (SOB) and Acidithiobacillus thiooxidans as acidophilic SOB. This test has allowed achieving into laboratory a bacterial succession as observed in the sewer pipes. The originality of this test results from the multidisciplinary approach that considers the impact of the mortar on the BSO, the chemical and microstructure evolution of the mortar. The intensity of the attack was defined by an attack index (AI) which takes into account the sulfuric acid production of SOB, the chemical elements leaching by mortar and it physical evolution. Whatever the BSO considered, mortar made from calcium aluminate cement (CAC) has a better resistance than the Portland cement mortar (OPC), therefore a smaller AI. The best performance of the CAC mortar, more pronounced with H. neapolitanus, could not be connected to the higher release of aluminum in solution. By cons, it has been shown that in the presence of CAC mortar, H. neapolitanus decreases faster the pH of the medium to 3 and accumulates tetrathionate and sulfur in solution. This accumulation induces less acid biogeneration, from where the slightest mortar attacks. Thus, the performance of the CAC mortar is mainly due to its resistance to biodeterioration during neutrophilic stage when the attack is weak. To estimate the potential performance of mortar formulations, it seems preferable to experiment with H. neapolitanus instead of A. thiooxidans as commonly used.

Thesis submitted for the Degree of Doctor of Medicine in the University of the Witwatersrand, Johannesburg / The interest of the biochemist in para-aminobenzoic acid is very recent and, indeed, only goes back about five years, but in this time quite a voluminous literature has accumulated on the biological aspects and importance of this aniline derivative. Attention was originally focussed on it indirectly as a result of the intensive research devoted to the understanding of the mode of action of the various sulphonamides, which were shown during the last decade to be very powerful chemothera-peutic agents against many bacteria. Fildes (1940, propounded the hypothesis that p-aminobenzoic acid was an essential meta-bolite for bacteria, that it was normally associated with an enzyme system in the bacterial cell, and that sulphanilamide, being structurally similar to p-aminobenzoic acid, was capable in sufficient concentration of displacing p-aminobenzoic acid from its enzyme and stopping this essential line of metabolism. Fildes further suggested that a substance which was found to be an essential metabolite for bacteria would also be essential in the animal kingdom, so that such a substance might be found to act as a vitamin in the higher animals and even in man. In 19U1 interest in p-aminobenzoic acid was intensified with the announcement by Ansbacher (19U1J that p-eminobenzoic acid was actually a vitamin and should be included in the vita¬min B complex. In this thesis, studies on the absorption and excretion of p-aminobenzoic acid are reported, the estimation of p-amino- bensoic acid being based on its property of antagonising the Bulphonamides. Evidence is presented that p-arainobenzoic acid la excreted ae p-acetylaminobenzoic acid, and that its conjuga- tion with the acetyl radical probably takeB place in the liver. Further it is suggested that the experiments performed do not lend support to the view that p-aminobenzolc acid is a vitamin for man. Finally the various physiological effects of p-aminobenzoic acid are discussed and an attempt is made to gauge its function in the living organism. Preliminary experiments indicating a new, hitherto unreported, role of p-aminobenzoic acid are re¬corded, namely its ability in large doses to increase the re¬sistance of animals to disease. / IT2017

Les Ruddlesden Popper RExA2-xMnO4 (RE : La, Nd et A : Sr, Ca) ont été étudiées en tant matériaux d'électrode pour sSOFC. Les LaxSr2-xMnO4±δ (x=0.25, 0.4, 0.5, 0.6), NdxSr2-xMnO4±δ (x=0.4, 0.5) et NdxCa2-xMnO4±δ (x=0.25, 0.4, 0.5) ont été synthétisées. Les matériaux RExSr2-xMnO4±δ (RE : La, Nd) sont stables sous atmosphère réductrice avec des TECs compatibles avec ceux des électrolytes. L'étude In situ par HT-NPD du composé La0.5Sr1.5MnO4±δ (L5S15M), sous hydrogène, révèle la formation de lacunes d'oxygène sur les sites équatoriaux de la couche pérovskite. Des valeurs élevées de conductivité électrique ont été obtenues (35.6 S cm−1 sous air et 1.9 S cm−1 sous H2/Ar). Les propriétés électrochimiques de L5S15M ont été examinées par EIS. L'influence sur les performances électrochimiques à la fois de la température de frittage et de la composition de l'électrode a été étudiée dans les deux atmosphères, cathodiques et anodiques. Du côté de la réduction de l'oxygène, le transfert d'électrons entre l'électrode et l'oxygène, et l'incorporation des ions oxygène dans l'électrode sont les principales étapes limitantes. L'augmentation de la température de frittage à 1250 °C conduit à l'accumulation de Sr à l'interface GDC/YSZ. Pour l'oxydation de l'hydrogène, le transfert de charge à l'interface électrode/électrolyte, l'adsorption dissociative de l'hydrogène et la diffusion de surface ont été les étapes limitantes. Finalement, les résultats extraits des mesures par EIS ont permis de comprendre la nature des processus mis en place au sein de l'électrode, révélant que le comportement électrochimique de L5S15M pouvait être amélioré par la modification de la surface de l'électrode. / The Ruddlesden Popper RExA2-xMnO4 (RE: La, Nd and A: Sr, Ca) have been studied as electrode materials for symmetrical Solid Oxide Fuel Cells. The LaxSr2-xMnO4±δ (x=0.25, 0.4, 0.5, 0.6), NdxSr2-xMnO4±δ (x=0.4, 0.5) and NdxCa2-xMnO4±δ (x=0.25, 0.4, 0.5) were successfully synthesized. The RExSr2-xMnO4±δ materials (RE: La, Nd) are stable in reducing atmosphere with electrolyte-compatible TECs. In situ HT-NPD of La0.5Sr1.5MnO4±δ (L5S15M), under flowing hydrogen, reveals formation of oxide-ion vacancies on the equatorial sites of the perovskite layer. High electrical conductivities were obtained (35.6 S cm−1 in air and 1.9 S cm−1 in H2/Ar). Electrochemical properties of L5S15M electrode were investigated by EIS. The influence of both sintering temperature and electrode composition on the electrochemical performance was studied in both cathode and anode atmosphere. For oxygen reduction, the electron transfer between the electrode and oxygen, and the incorporation of oxygen ions into the electrode are the main rate-limiting steps. Increasing the sintering temperature to 1250°C leads to Sr accumulation at the GDC/YSZ interface. For hydrogen oxidation, charge transfer at the electrode/electrolyte interface, dissociative adsorption and surface diffusion were the limiting steps. The best compromise between sintering temperature and composition is reached for pure L5S15M electrode sintered at 1150 °C. Finally, the results extracted from EIS measurements allowed understanding the nature of processes taking place within the electrode, proposing that the electrochemical behavior of L5S15M could be improved with modification of the electrode’s surface.

The alternative activation of macrophage populations by Interleukin-4 (IL-4) is well characterised. Alternatively activated macrophages (AAM) express high levels of the arginine converting enzyme arginase-1, and express a plethora of IL-4 driven molecules including the resistin like molecule alpha (RELMα) and the chitinase like molecule Ym1/2. Dendritic cells (DCs) are the professional antigen presenting cells (APC) of the immune system, responsible for the detection of invading pathogens, secretion of cytokines and the subsequent activation of T-cells. This thesis addresses whether IL-4 is able to ‘alternatively activate’ DCs both in vitro and in vivo, in a manner similar to that of AAM. The impact of IL-4 on DC and macrophage activation was compared and contrasted, and it was confirmed for the first time that IL-4 can alternatively activate DCs, inducing high level expression of a range of alternative activation associated markers including RELMα, Ym1/2, CCL24 and dectin-1, with the exception of arginase. DCs were significantly more capable at the in vivo priming of T-cell responses in the context of both Th1 and Th2 polarising antigens than similarly exposed macrophages, confirming their superior capacity as APC. The requirements for DC IL-4Rα expression were assessed, and IL-4 responsiveness was found to be required for the optimal induction of Th1 responses. Conversely, selective loss of only one facet of the IL-4 response, namely RELMα expression, limited the ability of IL-4 exposed DCs to induce the regulatory cytokine IL-10 both in vitro and in vivo. Furthermore, alternatively activated DCs (AADCs) were found in the spleen following 8 weeks of infection with the parasitic trematode Schistosoma mansoni, highlighting a role for DC alternative activation in a disease setting. IL-4 was shown to induce expression of the vitamin A converting enzyme aldehyde dehydrogenase, and the product of such activity, retinoic acid (RA), was found to promote the expression of RELMα in IL-4 exposed DCs. Aldehyde dehydrogenase activity was found to inversely correlate with DC expression of Ym1/2 and inhibition of RA signalling limited IL-4 driven RELMα and promoted Ym1/2.

La généralisation des nouvelles applications des communications sans fil nécessitera dans un avenir proche des communications très haut débit qui avoisineront 1Gb/s. Une des solutions proposées pour répondre à cette demande est basée sur l’utilisation de réseaux d’antennes à l’émission et à la réception connue sous la terminologie Multiple-Input Multiple-Output (MIMO). Plus récemment, les techniques ultra large bande (ULB) ont connu un regain d’intérêt grâce aux débits très élevés qu’offre sa grande bande passante et les faibles puissances d’émission mises en jeux. Si on envisage l’association de ces deux techniques au sein même d’un système, il est nécessaire, lors de l’optimisation de la chaîne de communication, de connaître au préalable les caractéristiques du canal radio. L’objectif de cette thèse porte sur la caractérisation expérimentale multidimensionnelle (MD) du canal radio pour des communications en milieux confinés. L’intérieur des bâtiments et le tunnel ferroviaire seront deux exemples traités dans cette étude. Précisons que la demande de haut débit en tunnel ferroviaire concerne les communications multimédia pour des applications de vidéo surveillance et de contrôle commande. Les travaux originaux menés au cours de cette thèse ont porté sur :- Le développement d’un sondeur de canal MIMO large bande permettant une caractérisation directe dans le domaine temporel. - La caractérisation (MD) en polarisation croisée du canal de propagation à l’intérieur d’un bâtiment et en tunnel. - l’analyse phénoménologique de la technique de retournement temporel et des diversités de polarisation, fréquentielle et d’espace appliquées aux communications en tunnel. / Recent and future wireless applications require large data rates. Multiple-Input Multiple-Output (MIMO) systems were proposed as one solution to achieve higher spectral efficiency. More recently Ultra-Wideband (UWB) systems, have gained interest owing its extremely high data rates. However, precise knowledge of the radio channel is an essential issue to design the global system and, thus to reach such improvement in the performances of wireless communications. This thesis is mainly focused on the experimental characterization of the radio channel for systems with large bandwidth and MIMO. In general, most of the research on MIMO and UWB are performed in indoor environments. However, there are other scenarios where reliable communications are also needed, for example, in tunnels. In this special environment, there is an increasing necessity of developing and implementing control/command equipment, in order to develop safe and efficient trains and infrastructures. Thus, the objectives pursued in this thesis are:- Improve an existing frequency-domain MIMO channel sounder to achieve more enhanced capabilities.- Develop a wideband time-domain MIMO channel sounder in order to perform measurements directly in the time-domain.- Characterize the MIMO-UWB radio channel in office environment by means of measurements carried out in the underground level of the Universidad Politécnica de Cartagena. Multi dimensional channel parameters have been deduced from numerous measurement campaigns.- Study the propagation in tunnels and give physical interpretation of the performances of space, frequency and polarization diversity, and of time reversal techniques.

Les propriétés électriques et mécaniques exceptionnelles du graphène font de ce matériau bidimensionnel à base de carbone, l’un des matériaux phare de la micro-électronique. L’objectif des ces travaux de recherche est de démontrer les possibilités nouvelles offertes par le graphène dans le domaine des transistors ultra-rapides et faible bruit. La fabrication de transistors RF a été réalisée sur des échantillons obtenus par graphitisation de substrat SiC. Ce travail s’est déroulé dans le cadre du projet ANR MIGRAQUEL, en partenariat avec le Laboratoire de Photonique et de Nanostructures (LPN), le Laboratoire Pierre Aigrain (LPA) de l’ENS, et l’Institut d’Electronique Fondamentale (IEF). Les couches de graphène utilisées dans cette thèse ont été synthétisées au LPN. Le développement et l’optimisation des différents procédés technologiques se sont déroulés en salle blanche. Les propriétés du matériau tels que la mobilité, la résistance par carré, ainsi que certaines caractéristiques technologiques comme les résistances de contact sont déduites de structures spécifiques. Ensuite, des caractérisations électriques en régime statique et dynamique effectuées sur des transistors graphène à effet de champ (GFET) ont été effectuées. Les meilleures performances hyperfréquence ont été obtenues sur des transistors à base de nano-rubans de graphène (GNRFET), avec une fréquence de coupure « intrinsèque » du gain en courant ft_intr=50GHz et une fréquence maximale d’oscillation fmax=29GHz; et ce pour une longueur de grille de Lg=75nm à Vds=300mV. / Outstanding electrical and mechanical properties of graphene make this two-dimensional carbon-based material, one of the leading microelectronics materials. The aim of this thesis is to demonstrate the new possibilities offered by graphene in the field of high-speed and low-noise transistors. RF transistors have been produced on samples obtained by graphitization of SiC substrates. This was possible through the ANR program MIGRAQUEL in partnership with the Laboratory of Photonics and Nanostructures (LPN), the Pierre Aigrain Laboratory (LPA) of ENS and the Institute of Fundamental Electronics (IEF). Graphene samples used in this thesis were synthesized in LPN. The development and optimization of the different technological steps process took place in clean-rooms. Material properties such as mobility, sheet resistance and some technological parameters such as contact resistance are made using specific samples. Then, each GFET and GNRFET (Graphene Nano-Ribbons FET) transistor were analyzed both in static and high-frequency regime. Finally, the best RF measurement in terms of intrinsisc current gain cut-off frequency and maximum oscillation frequency are respectively fr_intr=50GHz and fmax=29GHz; for a gate length of Lg=75nm at Vds=300mV.

Depuis quelques années, l’électronique flexible connait un essor de grande envergure, notamment pour l’affichage sur grande surface comme les écrans plats (LCD, AMOLED..). Une alternative au silicium amorphe (a-Si), abondamment utilisé dans ces technologies, est l’emploi des semi-conducteurs à base d’oxydes métalliques. En effet, ces matériaux aux propriétés électriques remarquables présentent plusieurs combinaisons intéressantes de propriétés peu observées usuellement : ils sont transparents grâce à leur grande bande interdite, leur structure peut être amorphe ou cristalline, la mobilité peut atteindre 10 cm2V-1s-1 dans l’état amorphe, soit une décade de plus que celle du silicium amorphe. Ces travaux de thèse présentent dans un premier temps la mise en place d’un procédé complet de type sol-gel pour l’élaboration de semi-conducteurs de type In-(X)-Zn-O (IXZO) avec différents dopants X (Ga, Sb, Be, Al…). Ce procédé novateur pour ce type de semi-conducteur nous a permis de déterminer la meilleure composition chimique en termes de stabilité et de performances électriques. Après avoir identifié et optimisé les verrous technologiques (composition, dopants, concentration, interfaces…), nous avons caractérisé la nanostructure de ces matériaux et mis en évidence une ségrégation de phase des oxydes élémentaires permettant une compréhension plus fine des propriétés de transport dans ces semi-conducteurs et proposons un modèle de conduction par percolation validé pour une large gamme de dopants étudiés. Finalement, grâce à la mise au point d'un recuit combiné à un procédé lampe flash UV, nous démontrons la faisabilité de l’intégration de ces matériaux sur substrat flexible. / Flexible electronics has experienced major advances in these last years. Indeed, the boom of flat panel displays (LCDs, AMOLED.) market is undergoing an exponential increase. One of the alternative solutions to amorphous silicon (a-Si) commonly used nowadays in these products is the development of metal oxide semiconductors. These materials are experiencing a huge consideration in both academic and industrial research, as well as in development labs due to their multiple performances. Besides their high electrical properties, with typical charge carrier mobilities in the order of 10 cm2V-1s-1. They can also be processed giving crystalline or amorphous structures. In this work, we have chosen to develop a complete chemical process based on the sol-gel technique to elaborate ternary metal oxide semiconductors, refered as In-(X)-Zn-O (IXZO) using different metal X as dopants. This innovative process for metal oxide semiconductors has allowed us to determine the best chemical composition, leading to a high stability and excellent electrical performances. Then, after having optimized the technological barriers (composition, doping, concentration, interfaces ...), we have characterized the nanostructure of these materials and evidence a phase segregation of the elementary oxides inside the material. We have also obtained a better understanding of charge transport properties in these semiconductors and assessed a percolation-based conduction model valid over a wide range of metal dopants. Finally, we have developed and optimized a combined thermal and UV flash lamp annealing process and demonstrated the feasibility of the integration of metal oxides on flexible substrates.