Les matériaux vitreux en couches minces sont des candidats prometteurs comme revêtements de protection pour des applications à haute température. Toutefois, en raison de sollicitations thermiques et/ou mécaniques dans les conditions d’utilisation, ces matériaux peuvent se fissurer. Des études antérieures ont montré que des verres auto-cicatrisants sous forme massive peuvent être élaborés par incorporation de particules actives. Celles-ci, lors de l’endommagement du matériau, s’oxydent à haute température pour former des oxydes fluides qui s’écoulent dans la fissure et forment un "nouveau" verre par réaction avec la matrice environnante. En nous appuyant sur ces résultats, nos travaux ont eu pour objectif de transposer ce concept vers des matériaux vitreux déposés en couches minces, et ainsi d’envisager des applications en tant que revêtement. Nous avons montré la faisabilité de mise en forme de ces revêtements innovants, par alternance de couches vitreuses et d’agent cicatrisant, aux moyens de l’ablation par laser pulsé et de l’évaporation par bombardement électronique. Une première étude a consisté en l’optimisation des paramètres de dépôt et leur influence sur l’homogénéité, l’épaisseur et la composition des films minces. L’efficacité du procédé d’auto-cicatrisation de ces matériaux a été mise en évidence in situ à 700°C par Microscopie Électronique à Balayage Environnementale à Haute Température (MEBE-HT).La tenue de ces revêtements lors de cycles thermiques ainsi que les modifications structurales engendrées par la cristallisation du verre sous forme de couche mince ont également été étudiées. / Glassy thin films are promising candidates as protective coating for high temperature applications. However, due to thermal and/or mechanical stresses under operating conditions, these materials may crack. Previous studies have shown that self-healing glasses in bulk form can be prepared by incorporating active particles. These latter, when damages occur in the material, oxidize at high temperature to form oxides that flow into the crack and form a “new” glass by reaction with surrounding matrix.Based on these results, our work aimed at transposing this concept to glass materials deposited as thin layers, and so to envisage coating applications. We have shown the feasibility of forming these innovative coatings composed of alternating vitreous and healing agent layers. They have been prepared by Pulsed Laser Deposition (PLD) and Electron Beam-Physical Vapor Deposition (EB-PVD). A first part of our work was devoted to the optimization of the deposition parameters and their influence on homogeneity, thickness and composition of thin films. The efficiency of the self-healing process of these composite materials was demonstrated in situ at 700°C by High Temperature Environmental Scanning Electronic Microscopy (HT-ESEM). Finally, we studied the behavior of these coatings when they were submitted to thermal cycles as well as the structural changes generated by their crystallization.

Les matériaux vitreux sont de bons candidats pour répondre à des applications à haute température, comme par exemple des joints de scellement pour piles à combustibles ou des revêtements de protection. Ils restent toutefois des matériaux fragiles susceptibles de se fissurer sous sollicitations thermiques ou mécaniques. Des études ont montré qu’ils présentent la capacité de s'auto-réparer sans intervention extérieure, par mécanisme de cicatrisation autonome. Cette dernière est obtenue par ajout d'un agent de cicatrisation (particules actives) à la matrice vitreuse. Lors de l'apparition d'une fissure, les particules métalliques s'oxydent au contact de l'atmosphère à haute température pour former des oxydes fluides qui s’écoulent dans la fissure et forment un nouveau verre par réaction avec la matrice. Nos travaux ont eu pour objectif de comprendre le fonctionnement et les mécanismes de cicatrisation dans la gamme de température 500-800°C, à partir de particules génératrices des oxydes V2O5 et B2O3. Les influences des paramètres environnementaux et de la composition chimique du système sur la capacité de cicatrisation, ont été étudiées in situ par microscopie environnementale à haute température. Afin de répondre à des applications dans le domaine aéronautique, nous avons fait évoluer le système vers de plus hautes températures. La capacité de cicatrisation de nouveaux composites plus réfractaires a été étudiée dans la gamme 1000-1200°C. La mise en œuvre de matériaux auto-cicatrisants en couches minces permet d'envisager des applications en tant que revêtement. Nous avons ainsi montré la faisabilité de dépôts de ces matériaux par la technique d'ablation laser pulsée. / Glassy materials are good candidates for high temperature applications, such as sealant for solid oxide fuel cells (SOFC) or protective coatings. To overcome cracking of the glass when subjected to thermal cycles, self-healing has been shown to be a promising solution. The self-healing property is defined as the capacity of a material to recover its mechanical integrity and initial properties after destructive actions of external environment or under internal stresses. An autonomous self-healing of cracks can be achieved using a healing agent (active particles) incorporated into the glass matrix. When a crack occurs, the active particles will oxidize by contact with the atmosphere at high temperature to form fluid oxides capable to fill the crack and to form a new glass after reaction with the glass matrix. Our aim intended to understand the self-healing mechanism in the temperature range of 500-800°C, using particles leading to the formation of the V2O5 and B2O3 oxides. Influence of environmental parameters and chemical composition of the system on the self-healing capability has been investigated using high temperature environmental microscopy (HT-ESEM).In order to access to aeronautical applications, we studied the capacity of more refractory composites to produce crack healing at higher temperature (>1000°C). The elaboration of such self-healing materials as thin layers would enable their application as protective coating. The last part of our work aimed at studying the deposition of glass and active particles by pulsed laser deposition.