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Le dioxyde de titane, composé minéral très utilisé dans les produits cosmétiques de protection solaire, est depuis peu incorporé sous forme de nanoparticules, ce qui suscite des interrogations sur les risques sanitaires induits. Nous avons élaboré un protocole d’émulsions huile-dans-eau permettant l’incorporation de nanoparticules de TiO2 à différents pourcentages (2,5-10%) et présentant deux traitements de surface hydrophobes distincts : un coating hybride isopropyl titanium triisostearate / triethoxycaprylylsilane et un coating triethoxycaprylylsilane. L’incorporation des nanoparticules permet de conserver la structure microscopique de l’émulsion et dans le même de temps de renforcer les propriétés rhéologiques. Les analyses physico-chimiques ont montré que l'état de floculation initial des émulsions est coating-dépendant. A 50°C, les émulsions se déstabilisent au cours du temps jusqu’à une agrégation très marquée des nanoparticules, et ce moins rapidement pour le coating hybride. Les formulations avec et sans nanoparticules sont légèrement cytotoxiques, avec un effet plus marqué pour les fortes concentrations en TiO2 et après vieillissement de 40 jours à hautes températures. Nous avons démontré que l’état de surface des nanoparticules extraites des formulations est modifié au cours du vieillissement par une adsorption de certains constituants de l’émulsion à la surface des nanoparticules. Ces nanoparticules modifiées sont plus cytotoxiques que les nanoparticules brutes. Les mécanismes de vieillissement induisent donc la libération de résidus de nanomatériaux plus toxiques que leur état initial, et pourraient conduire à un risque sanitaire pour l'homme l'environnement. / Titanium dioxide, the most commonly used mineral compound in cosmetic sunscreen products, has recently been incorporated in the form of nanoparticles, which raises health issues. We have developed a protocol of oil-in-water emulsions that enables the incorporation of different amount (2.5-10%) of TiO2 nanoparticles coated with two distinct hydrophobic surface treatments: an isopropyl titanium triisostearate / triethoxycaprylylsilane hybrid coating and a triethoxycaprylylsilane coating. The incorporation of nanoparticles preserves the microscopic structure of the emulsion while enhancing the rheological properties. Physico-chemical analyses showed that the initial state of flocculation of the emulsions is coating-dependant. At 50°C, emulsions destabilize over time until a strong aggregation of nanoparticles, in a delayed way for the hybrid coating. Formulations with and without nanoparticles appear slightly cytotoxic, with an enhanced effect for high amount of TiO2 and for a 40 days aging at high temperatures. We have shown that the surface of nanoparticles extracted from the formulations has been modified during aging, due to an adsorption of chemicals of the emulsion to the nanoparticle surface. Such modified nanoparticles become more cytotoxic if compared to raw nanoparticles. Aging mechanisms can therefore release nanomaterials residues with an increased toxic activity compared to their initial state, and thus could lead to health hazard for humans and for the environment.

L’environnement électromagnétique d’un nanoémetteur a une grande influence sur son émission. Une interface diélectrique va par exemple accélérer son émission d’un facteur appelé facteur de Purcell. L’objectif ici est d’utiliser différents types de matériaux pour améliorer cette émission. Des émetteurs seront placés de manière déterministe sur une opale métallisée à l’endroit où le champ électrique est le plus intense : à l’interstice entre les billes de l’opale recouverte d’or. Les fortes interactions avec le champ électrique vont jouer un rôle dans l’accélération de l’émission. Les structures de piliers diélectriques pourraient également avoir un rôle sur l’émission d’un nanoémetteur et ces structures sont ici confrontées à un modèle de guide d’onde cylindrique. / The electromagnetic surrounding of an emitter can really affect its emission. A dielectric interface for example can accelerate the emission by a factor called the Purcell factor. The emitters will be deposited on top of a metalized opal in the region of high intense electric field: the interstices between the beads of the metallized opal. The strong interactions with the electric field will accelerate the emission of these emitters. In the near future, nanopilars could play the same role. Here the optical response of this structure is compared with an analytical model of a cylindrical waveguide.

L’assistance à la mobilité est un enjeu majeur, compte tenu de son importance dans l’augmentation de l’autonomie des personnes. Dans le cadre de cette thèse, nous nous intéressons au moyen d’assistance le plus commun qu’est la canne. Nous avons, dans un premier temps, analysé l’apport des cannes conventionnelles dans l’assistance à des marches perturbées.Cette analyse repose sur des caractérisations expérimentales ainsi que sur la modéli- sation et la simulation de la marche assistée. Nous avons ainsi mis en évidence l’aide au support du poids, au freinage et à la propulsion permises par le point d’appui supplé- mentaire fourni par la canne.Nous avons ensuite introduit le développement d’une canne robotique. Contrairement aux cannes robotiques existantes, notre prototype ne repose pas sur une base mobile statiquement stable. Pour plus de compacité et pour garder les attributs d’une canne conventionnelle, elle est composée d’un axe télescopique et d’une roue à son extrémité, tous deux motorisés. La commande de ce prototype est ensuite décrite. Elle permet de synchroniser les mouvements de la canne robotique avec le cycle de la marche. La canne suit ainsi activement le mouvement de la jambe “invalide” durant la phase de balancement et offre un point d’appui stable pendant la phase d’appui. / Mobility assistance is major challenge since its importance in people autonomy enhancement.In this thesis, we focus on one of the most used assisting device which is the cane.Firstly, we have analyzed the supply provided by conventional canes during impaired gaits.This analyse is based on cane-assisted gait experimental characterizations and simulation.We have highlighted the weight-bearing, braking and propulsion assistance allowed by the additional contact point represented by the cane.Then, the development of a robotized cane is introduced. Unlike existing robotized canes, our prototype does not remain on a stable mobile platform.In order to reduce its volume and keep the shape of a conventional cane, the cane is composed of a telescopic shaft and a wheel at its tip, both motorized.The control of this cane is described. It allows to synchronize the cane motion with its user’s gait. The active cane follows the weakest leg during its swinging phase and offers a stable contact point during the stance phase.

La connaissance approfondie sur la luminescence des dispositifs photovoltaïques (PV) en a fait un outil de caractérisation puissant qui capte l'intérêt de la recherche et des industries du PV. Dans cette thèse, nous nous concentrons sur la luminescence des cellules solaires photovoltaïques à base de Cu(In,Ga)Se2. En particulier, nous explorons et revisitons ses dépendances temporelles, spectrales et spatiales. Cela a abouti dans un premier temps à la mise au point de nouvelles méthodes de caractérisation basée sur la luminescence de cette technologie PV en particulier. Nous montrons d’abord que par l’intermédiaire d'une méthode sans contact toute optique, nous sommes en mesure de détecter et de localiser les métastabilités de cette technologie. En utilisant une approche numérique basée sur des résultats expérimentaux de photoluminescence résolue en temps (TRPL) nous avions réussi à quantifier la densité des défauts de piégeage qui sont derrière ces métastabilités. Une fois quantifiée, nous traduisons cette densité en pertes absolues de performance PV de la cellule solaire. Ensuite, en explorant la dépendance spatiale de la luminescence des cellules solaires à base de Cu(In,Ga)Se2, nous avions corrélé avec succès, ses aspects temporels et spectrales en se basant sur la microscopie confocale à balayage et l’imagerie hyperspectrale. Cela nous a permis de généraliser nos résultats précédents à l'échelle globale des cellules solaires. Cette partie de la thèse nous a aidés à mieux comprendre une des origines fondamentales derrière l’inhomogénéité spatiale de la luminescence de ce type de dispositifs photovoltaïques.La dernière partie de la thèse était essentiellement technique et exploratoire. En particulier, nous introduisons une nouvelle technique optique dans le domaine de la caractérisation des dispositifs PV. Cette technique est dédiée à l’imagerie résolue en temps du temps de vie de fluorescence (TR-FLIM). Le principe de cette technique consiste essentiellement en acquisition d'images de luminescence du dispositif PV qui sont résolues temporellement. Avec ce nouveau dispositif expérimental, nous sommes maintenant en mesure de résoudre spatialement, et en temps réel la dynamique des porteurs de charge d'une technologie photovoltaïque donnée et accéder à ses propriétés électroniques clés. Une première démonstration a été faite sur une cellule solaire à base de GaAs, et pour laquelle nous avions extrait optiquement, la longueur de diffusion, la mobilité et le temps de vie de ses porteurs. De plus, nous avions pu estimer le coefficient de diffusion du matériau et son taux de dopage. / The extensive knowledge on the luminescence of photovoltaic (PV) devices has made it a powerful characterization tool that captures the interest of both research and industrial PV communities. In this thesis, we focus on the luminescence of Cu(In,Ga)Se2-based solar PV. In particular, we explore and revisit the luminescence temporal, spectral and spatial dependencies. This resulted in the development of new luminescence-based characterization methods for this particular PV technology. We show initially that by means of an all-optical, contactless methodology, we are able to detect and localize the metastabilities of this technology. Using a numerical approach based on experimental time-resolved photoluminescence (TRPL) we managed to quantify the trapping defects that are behind these metastabilities. Once quantified, we translated it into absolute losses in the PV performance of the solar cell. By exploring the spatial dependence of the luminescence of Cu(In,Ga)Se2 solar cells, we successfully correlated its temporal and spectral aspects based on scanning confocal microscopy and hyperspectral imaging. This allowed us to generalize our previous findings at the global solar cell scale. This part of the thesis helped us better understand one of the fundamental origins behind the spatially inhomogeneous luminescence of Cu(In,Ga)Se2 PV devices. The final part of the thesis was mainly technical and exploratory. In particular, we introduced a new optical technique to the field of PV characterization. It is dedicated to time-resolved fluorescence lifetime imaging (TR-FLIM) which basically consists of acquiring time-resolved luminescence images of the PV device. With this new setup we are now able to spatially resolve, in real-time the charge carrier dynamics of a given PV technology and access its key electronic properties. A first application was made on a GaAs-based solar cell, for which we were able to optically extract the mobility, diffusion length and lifetime of its carriers. Finally, we were also able to estimate the diffusion coefficient of the material and its doping density.

Ce sujet de thèse porte sur l’élaboration et l’étude de l’effet de la substitution du fer par le cobalt sur les propriétés physiques (structurales, morphologiques et magnétiques) et particulièrement la détection des deux gaz réducteurs NH3 et CO des composés La0,8Ca0,1Pb0,1Fe1-xCoxO3 (x = 0,00 ; 0,05 ; 0,10 ; 0,15 et 0,20). La diminution du volume a été, par la suite, confirmée par l’approximation SGGA+U en utilisant la théorie fonctionnelle de la densité (DFT). De même l’étude morphologique a révélé des micrographies poreuses présentant des particules agrégées et agglomérées de taille nanométrique et de forme irrégulière. Les analyses structurales et morphologiques nous ont permis de prédire que le composé avec x = 0,05 peut être considéré comme un bon candidat pour l’application dans le domaine de la détection des gaz. Les résultats des mesures électriques ont montré que la résistance diminue pour des taux de Co inférieurs à 0,10 puis augmente avec des taux supérieurs. De même les réponses électriques sous gaz ont montré que nos composés sont capables de détecter des gaz, avec une variation de la résistance électrique aisément mesurable suite à l’exposition sous différentes concentrations des deux gaz (NH3 et CO) et de déduire que le composé La0,8Ca0,1Pb0,1Fe0,95Co0,05O3 (x = 0,05) présente la meilleure réponse envers les deux gaz testés / This thesis deals with the elaboration and study of the effect of iron substitution by cobalt on the physical properties (structural, morphological and magnetic) and particularly the detection of the two reducing gases NH3 and CO of the compounds La0.8Ca0.1Pb0.1Fe1-xCoxO3 (x = 0.00, 0.05, 0.10, 0.15 and 0.20). The decrease of valume was subsequently confirmed by the SGGA + U approximation using the Density Functional Theory (DFT). Similarly, the morphological study reveals porous micrographs presenting aggregated and agglomerated particles of nanometric size and irregular shape. Structural and morphological analyzes predicted that the compound with x = 0.05 could be considered as a good candidate for application in the field of gas detection. The results of the electrical measurements have shown that the resistance decreases for Co rate below 0.10 and then increases with higher rate. Similarly, electrical responses under gas have shown that our compounds are able to detect gases, with a variation of the electrical resistance easily measurable following exposure under different concentrations of both gases (NH3 and CO) and to deduce that the compound La0.8Ca0.1Pb0.1Fe0.95Co0.05O3 (x = 0.05) presents the best response towards the two tested gases

Les composants HEMTs (High Electron Mobility Transistors) à base d’AlGaN/GaN sont à ce jour les candidats les plus prometteurs pour des applications hyperfréquences de puissance, dû essentiellement à leur forte densité de porteurs et des mobilités électroniques élevées. Cependant, la température générée en condition réelle est un paramètre capital à mesurer, afin d’estimer précisément la fiabilité des composants et leur durée de vie. Pour ces raisons, nous avons comparé les méthodes de caractérisation thermique par thermoréflectance et par spectroscopie Raman car elles sont non destructives et avec une résolution spatiale submicronique. Ces techniques ont déjà prouvé leur faisabilité pour la caractérisation thermique des transistors, en modes de fonctionnement continu et pulsé. Nous comparons dans cette étude leurs adaptabilité et performance dans le cadre de la réalisation d’un banc d’essai thermique dédié. Ces méthodes sont reconnues pour ne caractériser que certaines catégories de matériaux : les métaux pour la thermoréflectance et les semiconducteurs pour la spectroscopie Raman, ce qui nous a conduit à l’éventualité de les combiner. Nous avons confronté des résultats obtenus par thermoréflectance à partir des équipements de deux fabricants commercialisant cette méthode, nous permettant ainsi de mettre en évidence des résultats originaux sur des aspects et inconvénients qui ne sont pas relayés dans la littérature. Avec la spectroscopie Raman, nous avons identifié les paramètres de métrologie qui permettent de réaliser un protocole de mesure thermique le plus répétable possible, et nous présentons également une technique innovante pour sonder les matériaux en surface, à l'aide du même équipement, et notamment les métaux. / At the moment, AlGaN/GaN HEMTs (High Electron Mobility Transistors) are the most promising for high-power hyperfrequency applications, essentially due to their large carrier density and a high electronic mobility. However, the temperature generating during operational conditions is a crucial parameter to measure, in order to estimate the reliability and durability of components. For these reasons, we compared thermoreflectance and Raman spectroscopy, that are non-destructive and possessing a submicronic spatial resolution. These techniques have already proven their feasibility as thermal characterization methods in both continuous wave and pulsed operational modes. We compare here their adaptability and performance to the conception of a thermal test bench. These methods are known for characterizing specific types of material: metals for thermoreflectance and semiconductors for Raman spectroscopy, leading us to the eventuality to combine them. We compared several results measured by thermoreflectance method with equipment from two different manufacturers that commercialize this technology, so we could highlight some aspects and drawbacks that are note relayed in the literature. With Raman spectroscopy, we identified metrology parameters allowing to realize a thermal measurement setup as reproducible as possible, and we also present an innovative method to probe surface material, especially metals.

Les besoins de villes durables, la réduction de l'effet de serre et la recherche d'un substitut aux énergies fossiles sont autant de raisons qui poussent la recherche et l'industrie à trouver d'autres alternatives. Une de ces solutions est une utilisation plus large de l'énergie électrique. Au fil des années, ce vecteur d'énergie a été largement répandu en utilisant l'électronique de puissance dans des applications dans de nombreux domaines tels que l'automobile, l'aéronautique, ferroviaire, militaire…etc. Les systèmes électroniques de puissance sont composés en partie de composants actifs de puissance tels que des diodes et des transistors. Les applications nécessitant des profils de missions sévères en termes de températures ambiantes, de variations de températures de fortes amplitudes ou de fortes tensions requièrent des composants avec des caractéristiques spécifiques. Pour certaines des applications pour lesquelles les contraintes sont élevées, les composants doivent être à base de matériaux grands gaps comme le carbure de silicium (SiC) ou le nitrure de galium (GaN), le silicium quant à lui présentant certaines limitations. Les atouts et avantages liés à un composant ne sont malgré tout pas suffisants pour sa diffusion dans les applications. Les problèmes de fiabilité sont important et représentent une phase inévitable avant de valider son utilisation. Bien que les composants GaN aient montré de nombreux avantages, la question de leur fiabilité reste posée pour leur utilisation dans des applications. De nombreuses recherches sont en cours pour répondre à cette question. Les travaux menés dans cette thèse participent à cette réponse. L'objectif principal de cette thèse est d'étudier certains éléments de la fiabilité des transistors GaN à haute mobilité électronique (HEMT) pour les applications de puissance. L'étude de la fiabilité des dispositifs à semi-conducteurs nécessite des approches théoriques et expérimentales. Les composants doivent être conformes aux environnements sévères (correspondant à des applications réelles), et doivent également fonctionner de manière cohérente pendant de longues périodes. Parmi ces domaines, côté théorique, on peut citer la physique des semi-conducteurs, la modélisation mathématique et les simulations numériques multi physiques. En revanche, côté expérimental, cela débute par des caractérisations électriques, thermiques et physiques ainsi que des tests expérimentaux de vieillissement. Enfin, il est à noter l'importance de l'analyse des défaillances dans ce processus. Ces champs fournissent les éléments nécessaires pour étudier les modes de dégradation des dispositifs de puissance et réaliser une étude de fiabilité. Dans l'état actuel de la technologie, les transistors GaN souffrent encore d'un phénomène physique réversible appelé "piégeage", ce phénomène représente une source d'instabilité des caractéristiques physiques et électriques du dispositif. Il est un des éléments de fiabilité qu'il reste à résoudre pour les transistors HEMTs à base de GaN dans le domaine de la puissance. La pleine compréhension des effets de ces mécanismes et de leurs évolutions avec le vieillissement n'est pas encore complètement accomplie. Dans cette thèse, nous présentons des travaux théoriques et expérimentaux pour mieux comprendre la fiabilité liée à ce phénomène et l'interaction possible avec le vieillissement dans des conditions de cyclage de puissance. / Seeking green cities, reducing the greenhouse effect and finding a substitute to oil uses are all strong reasons that attract research and industry to find other alternatives. One of these solutions is a broader use of electrical energy. Over the years, this energy vector has been widespread by using power electronics in many automotive, aeronautical and military applications. A power electronics system is mainly composed of power components such as diodes and transistors. Depending on the applications, these components may have specific characteristics to withstand severe operating conditions such as high temperature, high power and high-frequency operations. In order to reach these characteristics, the power devices must be made of specific semiconductor materials. Initially, the most common semiconductor material (Silicon) is used, but it shows some performance limitations for power electronics applications. Over the last two decades, with research and development, there has been new materials that have demonstrated better characteristics than Silicon. Silicon Carbide (SiC) and Gallium Nitride (GaN) have shown many advantages for use in power electronics. They represent the materials estimated to be widely used for power electronics shortly; they have attracted significant interest benefiting from their excellent semiconductor properties. Power components based on these materials have recently attracted much attention. They have presented the fashion in which the scientific community has not ceased to work on it.The presence of advantages for a device is not sufficient before its emergence in real applications. The reliability issue is essential and represents an inevitable phase before validating its use. Although GaN components have shown many advantages, users are wondering: “Are we ready to use these components in real applications?” Much current research is underway to answer this question. In this thesis, we will participate in the answer. The main objective of this thesis is to study some elements of the GaN High Electron Mobility Transistors (HEMT) reliability for power applications. The power transistors reliability study is carried out by a lot of theoretical and experimental works. It can be performed at the semiconductor, packaging or system level. In this thesis, we present theoretical and experimental works carried out only at the semiconductor level.GaN transistors suffer from a reversible physical phenomenon called “trapping”, this phenomenon represents a source of instability of the device physical and electrical characteristics. It has presented an essential element for the reliability works of GaN HEMTs. The full understanding of the effect of this phenomenon and its evolution with ageing is not yet fully accomplished. In this thesis, we present theoretical and experimental works to understand better the reliability linked to this phenomenon and the possible interaction with ageing in power cycling conditions. This work was carried out within the framework of the French MEGaN project, founded by the public investment bank (bpi France). These studies were carried out on two different components; the first one is manufactured and supplied by a project partner CEA-LET, the second one is a commercial power device fabricated by GaN-Systems Inc.

Dans le secteur agroalimentaire, la caractérisation des gestes culinaires est considérée de plus en plus comme un levier d’innovation. En observant et en analysant la manière avec laquelle leurs produits sont appréhendés en cuisine par les usagers (consommateurs ou professionnels), les industriels peuvent en effet déceler des pistes d’amélioration ou des idées de nouveaux produits.Dans ce travail de recherche, nous proposons de nouvelles méthodes dédiées à la caractérisation des gestes culinaires. Leur caractère innovant repose sur le fait qu’elles relèvent d’une approche quantitative, et non d’une approche qualitative comme cela est usuellement le cas. Elles s’inspirent en partie de deux méthodes de caractérisation utilisées en analyse sensorielle : le tri libre et la Q-méthodologie binaireNous voyons comment des développements méthodologiques apportés à ces dernières permettent de caractériser des grands ensembles de stimuli. Ces développements sont liés à la fois à la procédure de recueil des données et à la procédure d’analyse statistique des données.En particulier, nous proposons plusieurs procédures statistiques permettant d’aborder des problématiques variées : l’analyse d’un ensemble de partitions contenant des données manquantes, la classification non supervisée de profils d’évaluations binaires basée sur la notion d’accord inter-évaluateurs, etc.Nous voyons ensuite que les deux méthodes de caractérisation quantitatives ‘améliorées’ sont applicables à des gestes culinaires / In the agri-food sector, the characterization of culinary techniques - through their observation and analysis - is increasingly seen as a lever for innovation. By analyzing how their products are used in the kitchen by the users (consumers or professionals), the manufacturers can detect improvement tracks or ideas for new products.In this research, we propose new methods dedicated to the characterization of culinary techniques. Their innovative nature is based on the fact that they are based on a quantitative approach, and not on a qualitative approach as is usually the case. They partially draw their inspiration in two methods of characterization used in sensory analysis: the free sorting and the binary Q-methodologyWe see how methodological developments brought to the latter make it possible to characterize large sets of stimuli. These developments are both related to the procedure of data collection and to the procedure of statistical analysis of the data. In particular, we propose several statistical procedures to address various issues: the statistical analysis of a set of partitions containing missing data, the unsupervised agreement-based clustering of a set of profiles of binary evaluations, etc.Then, we see that these two 'improved' quantitative methods of characterization can be successfully applicable to culinary techniques.

Les fontes de fer sont des alliages eutectiques de fonderie dont la structure consiste en des précipités de graphite dans une matrice riche en fer. Les propriétés mécaniques de ces alliages peuvent être grandement modifiées en agissant sur la matrice et sur la forme des précipités de graphite. Industriellement, les formes de graphite les plus courantes sont lamellaire et sphéroïdal, et l'on passe de l'une à l'autre par un traitement de sphéroïdisation (ajout de 0,02-0,05% massique de cérium ou de magnésium). D'autres morphologies peuvent apparaître en fonction des conditions de refroidissement et de la composition chimique de la fonte liquide. De fait, de très nombreux éléments d'alliage ou à l'état de traces peuvent diminuer l'efficacité du traitement de sphéroïdisation et modifier la forme du graphite. L'objectif de cette étude a été double, d'une part caractériser la structure fine de différentes formes de graphite, d'autre part réaliser des expériences de laboratoire destinées à étudier l'effet de quelques éléments, O, Ce et Sb, sur la croissance du graphite primaire. Dans cette étude, différents types de graphite (sphéroïdal, lamellaire et morcelé) issus de fontes commerciales ont été étudiés par microscopie optique, microscopies électroniques à balayage et en transmission, et spectrométrie de masse des ions secondaires. Leur caractérisation a permis de mettre en évidence certaines similitudes à l'échelle nanométrique malgré les différences de morphologies à l'échelle micrométrique. Des expériences consistant à fondre du fer pur dans des creusets de graphite, avec ou sans ajout délibéré d’antimoine ou de cérium, ont été réalisées. Les échantillons ont été élaborés par chauffage soit sous air soit sous vide primaire, puis refroidis lentement et maintenus au dessus de la température eutectique afin de faire croître de gros précipités de graphite primaire, et enfin rapidement pour figer en une structure fine le liquide résiduel. Les différentes formes de graphite obtenues lors de ces expériences ont fait l'objet des mêmes analyses métallographiques que les fontes industrielles. L’antimoine a favorisé la formation de lamelles de graphite incurvées. Les courbures de ces lamelles ont lieu par des changements dans leur direction de croissance. Le cérium a produit du graphite sous forme de plaquettes courtes et épaisses dans les échantillons élaborés sous air et du graphite sphéroïdal ou explosé dans les échantillons élaborés sous vide. Ainsi, l’un des rôles de cet élément est de désoxyder la fonte, ce qui a été confirmé par l’observation de différents oxydes de cérium dans les échantillons. L’observation de morphologies de graphite particulières dans ces échantillons suggère que le rôle du cérium ne se limite pas à la désoxydation de la fonte et des mécanismes d’action de ces éléments ont été discutés. Les caractérisations microstructurales, et en particulier la microscopie électronique en transmission, montrent que le graphite peut s’adapter à différentes conditions de croissance et adopter diverses morphologies dans les fontes. Les résultats de ces travaux ont permis une meilleure compréhension de l’effet des éléments d’addition sur la croissance du graphite et un modèle de croissance permettant de décrire les observations a été proposé. / Cast irons are eutectic foundry alloys with a structure consisting of graphite precipitates within an iron-rich matrix. The mechanical properties of these alloys can be modified by changing the nature of the matrix and the shape of the graphite precipitates. The most usual graphite shapes are lamellar and spheroidal, this modification being achieved through a spheroidisation treatment (adding 0.02-0.05 wt% of cerium or magnesium). Other morphologies can occur depending on the chemical composition of the melt and its cooling conditions. Numerous alloying elements present as traces can reduce the effectiveness of the spheroidisation treatment and modify the shape of graphite. The objectives of this study were to characterize the structure of different graphite types at a fine scale and to carry out laboratory experiments to study the effect of certain elements (oxygen, cerium and antimony) on primary graphite growth. In the present work, various types of graphite found in commercial cast irons were studied using optical microscopy, secondary ion mass spectrometry, scanning and transmission electron microscopy. Characterization of spheroidal, lamellar and chunky graphite was performed in order to reveal their structural features. Even though these precipitates seem very different at lower magnification the results of this investigation emphasize on similarities found between them. Experiments consisting in melting pure iron in graphite crucibles, with or without antimony or cerium additions were carried out. The samples were heated in air or primary vacuum, then slowly cooled and held above the eutectic temperature so as to produce large primary graphite crystals, and finally quenched to produce a fine structure from the remaining liquid. The different graphite morphologies obtained in these experiments underwent the same metallographic analyses as the commercial irons. Antimony favoured the development of curved graphite flakes by promoting frequent changes in the flakes’ growth direction. Cerium produced thick graphite platelets in the samples prepared in air and exploded graphite in the samples prepared in vacuum. One of the main roles of this element is thus to deoxidize the melt, which was confirmed by the presence of several cerium oxides in the samples. Peculiar graphite morphologies were observed in these samples, suggesting that the role of cerium is not limited to deoxidizing the iron and the mechanisms by which this element affects graphite growth were discussed. The microstructural characterizations and mainly transmission electron microscopy show that graphite can adapt to different growth conditions and adopt diverse morpholgies in cast irons. The results of the present work lead to a better understanding of the effect of elements on graphite growth and a model was proposed to describe the experimental observations.