Les matières en suspension (MES) sont constituées de colloïdes et particules et sont couramment décrites comme des agrégats hétérogènes formées de phases minérales, organiques et biologiques et possédant une forte réactivité de surface. Cette étude vise à étudier l’évolution de composition spatiale et temporelle des MES de la rivière Moselle (Lorraine, France) et également d’étudier la réactivité des MES vis-à-vis de contaminants métalliques. Les MES ont été collectées à différentes stations le long de la rivière Moselle et selon différents régimes hydriques. Des études microscopiques et macroscopiques ont été réalisées dans le but de caractériser les MES. Les résultats ont montré que la composition minérale des MES était relativement constante (1) le long de la Moselle (2) durant différents régimes hydriques et que la géologie du bassin versant contribuait grandement à la composition des MES. Les affluents de la Fensch et de l’Orne, deux rivières impactées par l’héritage industriel ont cependant montré la présence de particules d’origine anthropique. Cette étude a également montré le rôle majeur des MES dans le transport des TMEs et REEs quel que soit le débit. La caractérisation organique des MES a également montré des variations atténuées révélant l’aspect intégrateur d’un bassin versant de cette taille. Des variations saisonnières ont tout de même été observées avec une production autochtone plus élevée durant l’été. L’augmentation du débit a engendré une diminution de la teneur en matière organique ainsi que la présence d’une matière organique plus dégradée. Hormis les stations sur la Fensch et l’Orne, les propriétés de surface des MES sont homogènes, en relation avec la composition des particules. Les études ont également montré que le zinc s’associait de manière différente selon la quantité de zinc en solution. Enfin, l’étude comparée du mode d’association du zinc sur les composés modèles et les MES naturelles a montré la contribution des phyllosilicates dans le transport du zinc / Suspended Particulate Matter (SPM) in rivers, are constituted of colloidal and particulate matter, and described as heterogeneous aggregates of mineral, organic and biological phases which display high and reactive surface area. This study aimed to investigate the spatial and temporal composition evolution (Mineral and organic) of SPM along the Moselle River (Lorraine, France). SPM were collected at different stations along the river and at different regime flow. Macroscopic and microscopic studies were performed in order to characterize natural SPM. The second objective was to investigate the reactivity of SPM toward metallic contaminants. The results showed that the grain size distribution, elemental composition and mineralogy of SPM along the Moselle River and during different regime flow showed only slight variations, except for the Fensch and Orne tributaries, two rivers that were impacted by inherited steel making industrialization and different land use. The results also revealed that the catchment geology greatly contributed to the SPM composition in the river and highlighted the fact that SPM play a high contribution in TMEs and REEs transportation. The SPM organic matter characterization also showed slight variations through the catchment revealing the diffuse pollution in a catchment of this size. Seasonal variations were observed with strong autochthonous production during low flow level in summer. Regime flow increase resulted in the decrease of TOC content and in the presence of more degraded OM. Except for Fensch and Orne stations, surface properties of SPM are similar in relation with SPM composition. This study also showed that Zn association mode differed with different Zn concentrations. The comparison between Zn association mode on lab controlled particles and natural SPM revealed the contribution of phyllosilicates in zinc transport

Les toitures végétalisées ont des répercussions très positives sur la performance énergétique des bâtiments. L’objectif est d’évaluer l’incidence des toitures végétalisées sur la performance énergétique des bâtiments à travers des moyens numériques et expérimentaux. La modélisation du comportement thermo-hydrique des toitures végétalisées permet de quantifier ces effets et contribue à promouvoir cette technique.Cette thématique requiert en premier lieu des compétences en énergétique du bâtiment et de modélisation thermique dynamique, si l’on souhaite établir un modèle représentatif du comportement thermo-hydrique d’un composant de toiture végétalisée. Afin de développer ces différents aspects, un travail préliminaire qui consiste en une étude bibliographique approfondie portant sur les modèles proposés dans la littérature a été entrepris. Sur la base de cette étude bibliographique, un modèle couplé de transfert de chaleur et d’humidité a été développé. Ce modèle est basé sur l’établissement des équations de bilan énergétique sur la surface du feuillage et la surface du sol. Afin d’affiner le modèle développé et d’obtenir de meilleurs résultats numériques, diverses caractérisations expérimentales des matériaux qui entrent dans la composition de la toiture végétalisée ont été effectuées. Une plateforme expérimentale (Climabat, échelle 1/10) a été conçue sur le site de l’Université de La Rochelle dans le but de mesurer l’incidence des toitures végétalisées sur les bâtiments et fournir des données permettant de calibrer et de vérifier le modèle développé. Des comparaisons ont été entreprises entre toiture végétalisée et toiture classique, une différence de température de surface extérieure de 30°C a été notée pendant la période d’été. Les résultats des simulations montrent aussi que la végétalisation des toitures de bâtiment améliore non seulement les conditions de son confort thermique mais aussi sa performance énergétique. Des campagnes de mesures ont été également effectuées sur des bâtiments réels équipés avec des toitures végétalisées. La validation expérimentale du modèle développé a été ensuite entreprise à deux échelles, l’une à échelle réduite (maquette échelle 1:10) sur des bancs d’essais sur le site de l’Université de La Rochelle et une à échelle réelle, sur des pavillons BBC existants où différentes typologies de toitures végétalisées ont été instrumentées. Une fois le modèle développé et sa pertinence vérifiée par comparaison à des mesures expérimentales, il a été couplé à un code de simulation thermique dynamique des bâtiments (TRNSYS). Cela a permis de prédire la performance énergétique et le calcul des besoins de chauffage et de climatisation des bâtiments équipés d'une toiture végétalisée. Les résultats de simulations ont montré que la présence d'une toiture végétalisée permet une réduction des besoins des bâtiments et protège la membrane d’étanchéité de la toiture des températures extrêmes et des grandes fluctuations de température. De plus, il a été constaté que l'effet des toitures végétalisées sur la réduction de la température de l'air intérieur est plus important en été. Aussi, il a été constaté que les besoins de climatisation et de chauffage dépendent fortement du niveau d'isolation de la toiture. Enfin, les simulations réalisées pour différents climats ont montré que la toiture végétalisée est bénéfique pour le climat des pays européens. / Green roofs have a positive effect on the energy performance of buildings, providing a cooling effect in summer, along with a more efficient harnessing of the solar radiation, due to the reflective properties of the foliage. To assess these effects, a thermodynamic model was developed as well as the thermo-physical properties of the green roof components were characterized.The proposed model is based on energy balance equations expressed for foliage and soil media. The influence of the mass transfer on the thermal properties, and evapotranspiration were taken into account. Then, the water balance equation was added into the developed model and numerical simulations were performed. In order to evaluate the temperatures evolution at foliage and soil ground levels.Three of the main physical properties of green roofs were experimentally investigated to determine some of the green roofs’ modeling key parameters. First, the thermo-physical properties of green roofs were characterized by correlating the thermal conductivity of the substrate with the water content for different substrates and maximum water capacities. Next, the moisture storage was characterized using the dynamic vapor sorption technique. Third, themicro-structural properties of green roof substrate were characterized using mercury intrusion porosimetry. In addition to these characterizations, the evapotranspiration term, which is very important in the water balance, was measured.The model was experimentally validated according to a green roof platform (scale 1:10) constructed on the site of the University of La Rochelle. Measurements have also been conducted in a full scale building equipped with green roofs. Once the proposed model validated, it has been coupled to a building thermal code (TRNSYS) to evaluate the impact of green roofs on the energy performance of buildings.The results show that the effect of mass transfer in the subtract was very effective in reducing the model errors. Comparisons were undertaken with a roof slab concrete model; a significant difference in temperature (up to 30 °C) between the outer surfaces of the two roofs was noticed in summer. The heat flux through the roof was also evaluated. The roof passive cooling effect was three times more efficient with the green roof. In the winter, the green roof reduced roof heat losses during cold days; however, it increased these losses during sunny days. With a green roof, the summer indoor air temperature was decreased by 2 °C, and the annual energy demand was reduced by 6% for an oceanic climate such as that of La Rochelle. Finally, the simulations performed for different climates suggest that green roofs are thermally beneficial for hot, temperate, and cold European climates.

La valorisation des déchets industriels est de nos jour un défit international ayant des intérêts économiques et environnementaux. Dans ce cadre, l’entreprise Solvay travail sur la gestion de ses déchets et plus particulièrement ceux produits de la fabrication du carbonate de sodium « soude ». Ils sont actuellement stockés dans des bassins de décantation. Cependant, des contraintes règlementaires sont récemment apparues limitant ainsi la construction de nouveaux bassins. La valorisation de ces déchets est par conséquent impérative pour l’entreprise. Plusieurs voies de valorisation sont envisageables, notamment le recours à des nouveaux procédés qui permettraient d’en produire de nouveaux matériaux.En effet, un nouveau matériau issu des déchets industriels appelé « Gel d’Apatite » fait l’objet de ce travail de thèse. L’objectif est de caractériser le Gel d’Apatite et de proposer et d’étudier une voie permettant sa valorisation. Ce matériau est constitué principalement d’hydroxyapatite et de l’eau. Il se distingue par un comportement thixotropique et par sa capacité de rétention des métaux lourds. Cette dernière propriété a permis d’envisager sa valorisation dans la dépollution et la protection des nappes phréatiques. La voie étudiée dans ce travail de recherche est la valorisation du Gel d’Apatite dans les Barrières Perméables Réactives « BPR(s)»; technique passive de traitement des eaux souterraines in-situ.La finalité de ces travaux de recherche serait de dresser un cahier de charge du Gel d’Apatite et de définir un mélange conforme au mode de valorisation étudié / The valorization of industrial wastes is nowadays a worldwide challenge that offers several environmental and social interests. In some fields this valorization allows the preservation of natural resources and the releasing of spaces devoted to the wastes storage. Further, it allows developing of new innovative materials and low-cost products. Consequently industries industries have followed these guidelines. A collaborative investigation has been established with Solvay and Ecole Centrale de Lille in order to work on this topic.A new material: hydroxyapatite gel, is thus developed from non-toxic wastes in an industrial research laboratory. This material is composed by hydroxyapatite and water. It is characterized by its capacity to retain heavy metal by ion exchange. This particular characteristic led to consider its valorization in the water pollution control as the permeable reactive barrier (PRB) in particular. In deed, the permeable reactive barrier is a passive technique of in situ groundwater treatment.The results from this study were useful for a better planning of Permeable Reactive Barriers (PRB). The latter requires a high permeability to ensure groundwater flow and a high retention capacity for heavy metals

Le travail présenté dans ce manuscrit de thèse s’inscrit dans le cadre d’une coopération scientifique notamment à travers le projet Région Centre « Connectic » en partenariat avec la société STMicroelectronics de Tours, les laboratoires LMR et CEMHTI. Il concerne les interconnexions des générations futures de circuits intégrés. Par rapport aux technologies d’interconnexion à base d’alliage métallique l’intégration de nanotubes de carbone (NTC) comme connecteur en microélectronique de puissance limiterait les effets d’échauffement dans les empilements de puces grâce à leurs propriétés de transport intéressantes. Les NTC peuvent assurer simultanément une bonne conduction électrique et un maintien mécanique des assemblages de puces. Les objectifs de ce travail étaient d’établir dans un premier temps un procédé reproductible d’élaboration de NTC verticalement alignés sur des substrats de nature multiple, et de réaliser dans un deuxième temps un véhicule test qui permet de caractériser leurs propriétés électrique, thermique et mécanique. Le dispositif expérimental d’élaboration présenté dans cette étude utilise le dépôt de catalyseur (Ni, Fe), la structuration par plasma d’hydrogène simultanément à un recuit thermique, ainsi que la méthode de CVD assistée par plasma radiofréquence d’éthylène et d’hydrogène pour la croissance des NTC. Des conditions optimales reproductibles d’obtention des NTC ont été établies à la suite d’une étude paramétrée utilisant notamment un diagnostic original de suivi in situ par spectroscopie Raman développé en collaboration avec le CEMHTI. Dans le cas d’un tapis de NTC de 10 µm de haut, des performances électrique (⍴ = 10⁻⁵ Ω.m), thermique (λth = 40-60 W.m⁻¹.K⁻¹), et mécanique (E = 480 GPa) comparables aux alliages métalliques ont été établies. Enfin, nous avons été capables d’assembler les substrats de la microélectronique et les NTC par un procédé de thermocompression. / The work presented in this thesis was a scientific cooperation between the society ST Microelectronics in Tours, the laboratories of LMR and CEMHTI within the framework of the project Région Centre “ConnectiC”. The main issue of that project concerns the interconnections for the future generation of integrated circuits. In comparison with the current interconnection technologies on metallic alloys as connectors; the integration of carbon nanotubes (CNT) as connector in power microelectronics would limit effects of overheating in the chip-structure due to their interesting transport properties. CNT can provide at the same time good electrical, thermal conduction characteristics and can be a mechanical support of chip packages. The aims of this work were: firstly, obtain a reproducible growth process of vertically aligned CNT on different kinds of substrate; secondly: to elaborate a test vehicle with CNT interconnects allowing the electrical, thermal and mechanical characterization. The experimental method used herein for synthesis of CNT interconnects combines the catalyst deposition (Ni, Fe), the structuration by both means of hydrogen plasma treatment and thermal annealing, and a RF PECVD method using ethylene and hydrogen for the CNT growth. Optimal reproducible conditions were found using a novel in situ Raman spectroscopy diagnostic developed in collaboration with the CEMHTI. The carpet of CNT (height of 10 µm) produced presents the electrical (⍴ = 10⁻⁵ Ω.m), thermal (λth = 40-60 W.m⁻¹.K⁻¹), and mechanical (E = 480 GPa) performances comparable with the metallic. Finally, by means of thermocompression, we assembled CNT on substrates from the microelectronics.

Afin de contribuer à la préservation du patrimoine laitier libanais, l'objectif principal de cette étude a été de caractériser le fromage Darfiyeh, une variété traditionnelle fabriquée à partir de lait de chèvre cru et affinée dans une outre en peau de chèvre. Parallèlement à cet objectif, et pour mieux comprendre l'affinage du Darfiyeh, le transfert de composés d’arôme à travers la peau de chèvre a été étudié au moyen d’un dispositif expérimental original. Trois lots indépendants de production de Darfiyeh ont été analysés après 20, 40 et 60 jours d'affinage. Les résultats des analyses physico-chimiques ont montré que le Darfiyeh est un fromage à pâte mi-dure, caractérisé par une protéolyse et une lipolyse modérées. Le 3-méthyl butanal, le 1-phényl éthanol et le 1-octanol contribuent à la fraction aromatique particulière du Darfiyeh. Les analyses microbiologiques ont mis en évidence (Log cfu.g-1 fromage) des lactobacilles mésophiles (7,1-10,4), des bactéries lactiques (BL) thermophiles cocciformes (6,6-8,4) et des lactobacilles thermophiles (5,5-7,2). Afin d'explorer l'écosystème naturel du Darfiyeh, une combinaison d'approches classiques et moléculaires a été appliquée. L'identification classique a révélé des espèces appartenant aux genres Streptococcus, Enterococcus, Lactococcus et Lactobacillus. Les profils de Temporal Temperature Gel Electrophoresis (TTGE) ont révélé des bandes communes avec l'identification classique. Des analyses menées par PCR spécifiques de l'espèce bactérienne ont confirmé la présence of S. thermophilus, E. faecium, E. durans, Lc. lactis subsp. lactis et Lc. lactis subsp. cremoris. La PCR en temps réel a permis la quantification de S. thermophilus et d' E. faecium, avec un seuil de détection respectif de 104 ufc.g-1 de Darfiyeh et une gamme de 107-109 ufc.g-1 de Darfiyeh, respectivement. Pour le transfert d'arômes à travers la peau de chèvre, l'absorption et la perméabilité de trois molécules aromatiques modèles (2-butanone, 2,3-butanedione, 2-butanol) dans un système solution aqueuse/peau de chèvre a été suivi, après 20, 40 et 60 jours d'exposition. Jusqu'à 40 j d'exposition, le transfert des molécules aromatiques était régi par leurs propriétés physico-chimiques et par le temps d'exposition. Après 60 j, le système solution aqueuse/peau s’est traduit par une tendance à la migration des molécules modèles depuis la peau vers la solution simulée de Darfiyeh. Autrement dit, le transfert de ces molécules modèles dans le système simulé paraît s’établir de façon cyclique. Ce travail est une première contribution scientifique et technique au secteur de la valorisation durable de la tradition fromagère libanaise / In order to contribute for the preservation of the Lebanese dairy heritage, the aim of this study was to characterize Darfiyeh cheese, a traditional variety made from raw goats' milk and ripened in goat's skin. Parallel to this objective, and for a better understanding of Darfiyeh ripening, aroma transfer towards goat skin was conducted through an experimental device. Three independent batches of Darfiyeh production were analyzed after 20, 40 and 60 days of ripening. Physico-chemical results showed that Darfiyeh is a semi-hard goat's milk cheese which undergoes a moderate proteolysis and lipolysis. 3-methyl butanal, 1-phenyl ethanol and 1-octanol contribute to the distinctive aromatic fraction of Darfiyeh. As for microbiological results, bacterial counts (Log cfu.g-1 cheese) for mesophilic lactobacilli (7.1-10.4), thermophilic coccal-shaped lactic acid bacteria (LAB) (6.6-8.4) and thermophilic lactobacilli (5.5-7.2) were found. In order to explore Darfiyeh natural ecosystem, a combination of classical and molecular approaches was applied. Classical identification revealed members of the genera Streptococcus, Enterococcus, Lactococcus and Lactobacillus. Temporal Temperature Gel Electrophoresis (TTGE) profiles revealed common bands between the classical identification. Species-specific polymerase chain reactions (PCR) confirmed the presence of S. thermophilus, E. faecium, E. durans, Lc. lactis subsp. lactis and Lc. lactis subsp. cremoris. Real time PCR enabled quantification of S. thermophilus and E. faecium, with a detection threshold of 104 ufc.g-1 of Darfiyeh and a range of 107-109 ufc.g-1 of Darfiyeh, respectively. As for aroma transfer towards goat skin, absorption and permeability of three model aroma molecules (2-butanone, 2,3-butanedione, 2-butanol) in aqueous solution/goat skin system were followed, after 20, 40 and 60 days of exposure. Until 40 days, the transfer of aroma molecules was dependent on their physico-chemical properties and exposure time. After 60 days, the molecules migrate from the skin to the aqueous solution. Therefore, in such a simulated system, aromatic molecules seem to move under a cyclic way. This work is a first scientific and technical contribution to the preservation of traditional Lebanese cheesemaking

Les convertisseurs de puissance structurés autour de puces de puissance (IGBT, MOSFET, diodes, ...) sont de plus en plus sollicités dans les systèmes de transport, du ferroviaire à l'aéronautique, en passant par l'automobile. Dans toutes ces applications, la fiabilité des composants constitue encore un point critique. C'est notamment le cas dans la chaîne de traction de véhicules électriques (VE) et hybrides (VH, où les puces sont souvent exposées à de fortes contraintes électriques, thermiques et mécaniques pouvant conduire à la défaillance. Dans ce contexte, l'amélioration des connaissances sur les effets des dégradations des composants semi-conducteurs de puissance et leurs assemblages dus au stress électrothermiques et thermomécaniques est incontournable. En particulier sur la puce semi-conductrice elle-même, siège d'interactions physiques importantes, et en son voisinage immédiat. Les objectifs de la thèse sont de mettre en lumière les stress électro-thermiques et mécaniques dans les puces et leurs effets sur la puce et son voisinage immédiat et à évaluer les effets de dégradations à l'aide de modèles distribués. Les travaux comportent ainsi deux volets. Un volet expérimental original visant la caractérisation électrothermique de puce de puissance (IGBT et diode) sur la base de micro-sections. La piste suivie par cette approche devrait permettre de rendre possible la caractérisation d'un certain nombre de grandeurs physiques (thermiques, électriques et mécaniques) sur les tranches sectionnées des puces sous polarisation (en statique, voire en dynamique) et ainsi contribuer à l'amélioration des connaissances de leur comportement. Ainsi, des cartographies de distributions verticales de température de puce IGBT et diode et de contraintes mécaniques sont présentées. C'est à notre connaissance une voie originale qui devrait permettre de d’ouvrir un large champ d'investigation dans le domaine de la puissance.Le second volet est théorique et consiste à mettre en place un modèle électrothermique distribué de puce IGBT. Cette modélisation comme nous l'envisageons implique de coupler dans un unique environnement (Simplorer) une composante thermique et une composant électrique. Le développement choisi passe par l'utilisation de modèle physique d'IGBT tels que celui de Hefner. Ce modèle est ensuite appliqué pour étudier le rôle et les effets du vieillissement de la métallisation de puce lors de régimes électriques extrêmes répétitifs tels que les courts-circuits. Un aspect original du travail est la démonstration par analyse numérique du mode de défaillance par latch-up dynamique à l'instant de la commande d'ouverture du courant de court-circuit. Ce phénomène bien qu'ayant été observé lors de vieillissement d'IGBT par répétition de courts-circuits n'avait à notre connaissance pas encore été simulé. La modélisation distribuée de la puce et la simulation du phénomène nous a ainsi permis de vérifier certaines hypothèses. / Power modules, organized around power chips (IGBT, MOSFET, diodes, …), are increasingly needed for transportations systems such a rail, aeronautics and automobile. In all these application, power devices reliability is still a critical point. This is particularly the case in the powertrain of hybrid or electric vehicle in which power chips are often subjected to very high electrical and thermal stress levels such as hybrid or electric vehicle, power devices are subjected to very high electrical, thermal and mechanical stress levels which may affect their reliability.Thus, the ability to analyze the coupled phenomena and to accurately predict degradation mechanisms in power semiconductors and their effects due to electro-thermal and thermo-mechanical stress is essential. Especially on the semiconductor chip where significant physical interactions occur and its immediate vicinity. The aim of this work is to highlight the electro-mechanical and thermal stress and their effects on the semiconductor chip and its immediate vicinity, by evaluating the effects of damage using distributed models. This work consists of two parts :An original experimental approach concerning the elctro-thermal characterization of cross section power chips (IGBT and diodes). In this approach, it is exposed for the first time, an original way to characterize vertical thermal distributions inside high power silicon devices under forward bias. Thus, the vertical mapping of temperature and mechanical stress of IGBT and diode chip are presented. The impact of this work that is opens a wide field of investigations in high power semiconductor devices. The second part is theoretical and aims to implementing a distributed electro-thermal model of IGBT chip.The modeling strategy consists on a discretization of the power semiconductor chip in macro-cells with a distributed electro-thermal behavior over the chip area. In case of the IGBT devices each macro-cell is governed by the Hefner model and electrically linked by their terminals. Temperature variable used in these macro-cells are obtained by a nodal 3D-RC thermal model. This allows the distributed electro-thermal problem to be solved homogeneously and simultaneously by a circuit solver such as Simplorer. The aim of this model is to allow the accurate analysis of some effects ine the electrical and thermal coupling over the chip. Especially, this model should allow explaining some effects such as the contacts position over the die metallization and the ageing of the emitter metallization of the chip. In a first step, the model is used to clarify how the current and the temperature map are distributed over the chip according to the relative positions between cells and wire bond contacts on the top-metal during short-circuit operation. In a second step, we will show how dynamic latch-up failures may occur when trying to turn-off a short circuit process.

L’objectif de cette thèse est de développer des matériaux polymérisés par rayonnement ultra-violet possédant une bonne balance des propriétés thermomécaniques entre résistance à la température, rigidité (strength) et résistance à l’impact. Une direction vers cet objectif est l’utilisation de résines (meth)acrylate modifiées avec des thiols polyfonctionnels. Cependant, les thiol-ene en général sont sujets à un problème de polymérisation prématurée incontrôlée même à l’abri de la lumière. Ce problème doit être traité puisque celui-ci conditionne le succès des thiol-ene dans le domaine des photopolymères. La première partie de cette thèse concerne l’élaboration de résine (meth)acrylate modifiée par l’incorporation d’un polythiol, le pentaerythritol tetrakismercaptopropionate (PETMP), à différents ratio. Les propriétés thermomécaniques et photochimiques de ces résines sont à l’étude. La seconde partie traite du problème de polymérisation prématurée incontrôlée des thiol-ene. Une étude de stabilité thermique aboutissant à des résultats très encourageant est proposée. Finalement, la dernière partie porte sur la caractérisation des réseaux photo-réticulés par pyrolyse-GC/MS. La compréhension de la constitution des réseaux tridimensionnels devraient apportés des avancées dans l’élaboration de nouveaux matériaux. Une nouvelle méthode de caractérisation utilisant la pyrolyse-GC/MS directe à multi-étapes est développée. Enfin, des résultats sur l’application de la méthode sur des matériaux à base de (meth)acrylate difonctionnel photopolymérisés ainsi qu’une tentative de caractérisation de matériaux à base de polythiol/(meth)acrylates photopolymérisés sont reportés puis discutés. / This thesis fall within an approach aiming to develop UV-processed materials having a good thermo-mechanical properties balance between strength, temperature resistance and impact resistance. A direction toward this objective is the use of photocurable (meth)acrylate resins modified with polyfunctional thiols. Indeed, thiol-ene chemistry is known to have poor sensitivity toward oxygen inhibition, to improve the dimensional stability and toughness properties of photocured materials. However, thiol-ene resins are subjected to premature uncontrolled dark polymerization, an issue that has to be solved for their success in the photopolymers area. The first part of this work is focused on the thermo-mechanical and the photopolymerization properties investigation of a pentaerythritol tetrakismercaptopropionate (PETMP) modified (meth)acrylate based resin by looking at different ratio of polythiol/(meth)acrylate. The second part is dedicated to the understanding of the thermal instability of such systems and to the solving of this issue. Finally, a special interest is brought to the characterization of photopolymeric networks by pyrolysis-GC/MS. The lake of deep understanding and view about how the cured networks are really constituted due to the difficulty to analyze insoluble cured polymers, prevents improvements in the formulation of high performance materials. Further information on cured networks constitution could bring useful information for the elaboration of new materials. A new characterization method based on direct multi-step pyrolysis-GC/MS is developed and an attempt on the characterization of polythiol (meth)acrylate material by Py-GC/MS is reported and discussed.

L’hydroxyapatite est l'un des matériaux les plus fréquemment utilisés pour le traitement des maladies des tissus durs. Le zinc est impliqué dans chaque étape du métabolisme du tissu osseux et une carence en zinc peut déterminer l'apparition de l'ostéoporose. Le dopage de l'hydroxyapatite par des ions de zinc peut créer un meilleur matériau, avec des propriétés physico-chimiques supérieures. L'objectif de cette thèse est de créer de nouveaux matériaux biocéramiques avec des propriétés spécifiques qui pourraient permettre le développement de nouvelles applications dans le domaine médical. Une attention particulière a été portée à la caractérisation des propriétés biologiques et physico-chimiques. Dans cette thèse, une nouvelle méthode non destructive de caractérisation de nanoparticules de céramique a été développée. La thèse se compose de six chapitres. Les deux premiers décrivent les biomatériaux et les techniques de caractérisation physico-chimique et ultrasonore utilisées, les trois chapitres suivants présentent des résultats expérimentaux originaux et le dernier chapitre des conclusions générales. La nouveauté de cette étude réside dans la caractérisation de matériaux biocéramiques à base d'hydroxyapatite pour de possibles applications biomédicales. Une nouvelle méthode non destructive de caractérisation par ultrasons est présentée. Ces résultats pourraient contribuer à développer une technique rapide et efficace pour la caractérisation de matériaux céramiques, qui pourrait être utilisée dans le futur en complément des techniques communément utilisées dans le domaine médical, notamment dans le domaine orthopédique. / Hydroxyapatite is one of the most commonly used material used for treating hard tissue diseases. Zinc is involved in each stage of bone tissue metabolism and a lack of it may determine the onset of osteoporosis. Doping hydroxyapatite with Zn ions may cause an improvement of the hydroxyapatite properties, thus resulting a better material, with enhanced physico-chemical properties. Devices based on collagen and hydroxyapatite inhibit the development of bacterial pathogens, reducing the risk of post-surgical infections. The goal of this thesis was to create new bioceramic materials with specific properties which could allow development of new applications in the medical field. Special attention was paid to the characterization of the physico-chemical and biological properties. In this thesis are reported for the first time non-destructive, ultrasonic spectroscopy studies performed on ceramic solutions. The thesis consists of six chapters, the first two comprised of general aspects, the following three chapters present original experimental results and the last chapter presents general conclusions. The novelty of this study lies in the method of synthesis and characterization of bioceramic materials based on hydroxyapatite for possible biomedical applications. Furthermore, a new non-destructive method of characterization techniques based on ultrasounds is presented. The results presented in this study could create a premises of developing a rapid and effective technique for characterization of ceramic materials, which could be used in the future as a complementary technique widely used on different materials used in the medical field, especially in the orthopedic field.

Pour fixer en parallèle des milliers de biomolécules (ADN, ARN, protéines, etc.) à la surface des puces à ADN ou àprotéines, il faudrait choisir parmi une multitude de méthodes, selon la biomolécule à fixer et la nature du support, elle-mêmeconditionnée par la méthode de détection utilisée. Jusque-là, l'immobilisation de biomolécules sur une puce en utilisantla microfluidique continue présentait l'avantage d'un greffage en mode dynamique. Dans ce mode, les biomolécules sontcontinuellement transportées, via des microcanaux, à proximité de la puce. La volonté continue d'augmenter le nombredes zones immobilisées nécessite l'emploi de la microfluidique discrète pour cette fonction biologique. En effet, en modespotting (simple dépôt de gouttes contenant les biomolécules) le nombre de zones immobilisées est uniquement limité parle volume de liquide minimum pouvant être déposé. Cependant, en choisissant cette méthode fluidique, il fallait, jusque là,renoncer à une réaction en mode dynamique : le greffage s'effectue ainsi en mode passif. Ces travaux de thèse présententune méthode pour créer une dynamique à l'intérieure des gouttes porteuses des biomolécules durant l'opération de greffagemoléculaire. Nous avons choisi d'utiliser un générateur de vibration de basse fréquence permettant d'induire simultanémentdes écoulements dans plusieurs gouttes. De la conception, la réalisation et la caractérisation des générateurs de vibration àla caractérisation et la modélisation de l'écoulement induit par ce dispositif dans le liquide, ou encore à la caractérisation del'opération biologique visée, nous démontrons l'efficacité des vibrations basses fréquences dans ce domaine.

L’essor de la demande actuelle pour des matériaux architecturés, en microélectronique par exemple, ou pour des matériaux de structure, nécessite le développement d’outils de caractérisation toujours plus performants. Dans cette optique, un instrument de caractérisation multifonctionnel basé sur un couplage mécanique / électrique, a été développé au laboratoire SIMaP. Le cœur de ce dispositif est un nanoindenteur in situ FEG-SEM (Field Emission Gun Scanning Electron Microscope) couplé à des mesures électriques. Ce travail est porté par trois principales motivations: (1) L’étude du comportement mécanique d’objets petites échelles, (2) L’apport des données électriques à l’analyse quantitative du comportement mécanique pendant l’indentation, en particulier pour obtenir une meilleur estimation de l’aire de contact, (3) L’étude locale des propriétés électroniques d’empilements de films minces. L’intégration in situ SEM a été validée et permet un positionnement des indents avec une précision meilleure que 100 nm, autorisant ainsi l’étude des propriétés mécaniques à l’échelle submicrométrique. La rapidité des essais permet également des mesures statistiques. Des caractérisations mécaniques ont été menées aussi bien sur des échantillons composites massifs que sur des ilots d’or submicrométriques. Pour ce dernier cas, malgré la nature stochastique de leur comportement mécanique, une loi déterministe a pu être extraite des données mécaniques. Des mesures 3D-BCDI (Bragg Coherent Diffraction Imaging) au synchrotron ont été réalisées sur certains ilots avant et après chargement mécanique, révélant une germination de dislocations avant l’avalanche de grandes déformations plastiques. En parallèle de cette étude, des mesures électriques ont été réalisées pendant l’indentation de divers échantillons. Des mesures de nanoindentation résistive ont ainsi été effectuées sur des métaux nobles (Au) ou recouverts de leur oxyde natif (Cu, Al), soit à l’état de monocristal massif ou de film polycristallin. Les résultats quantitatifs soulignent l’importance de la présence d’une couche d’oxyde sur la réponse électrique. En présence d’un oxyde, l’interface pointe / échantillon semble être le lieu d’importantes réactions électrochimiques. En l’absence d’oxyde, la résistance mesurée peut être entièrement décrite par un modèle analytique. Dans ce cas, l’aire de contact électrique peut être prédite à partir des mesures de résistance. Enfin, des mesures capacitives ont été réalisées sur des structures MOS avec différentes épaisseurs d’oxyde. Les résultats expérimentaux sont parfaitement décrits par un modèle analytique, ce qui ouvre la voie à des mesures locales de permittivité diélectrique sous contrainte mécanique. / The increasing demand for multifunctional materials has become a recurrent challenge for a wide panel of application fields such as microelectronics and structural applications. Within the frame of this project, a multifunctional characterisation set-up has been developed at SIMaP lab, mainly based on the electrical / mechanical coupling. The heart of this device is an in situ FEG-SEM (Field Emission Gun Scanning Electron Microscope) nanoindenter coupled with an electrical measurement apparatus. This work has threefold objectives: (1) The investigation of mechanical behavior of small scale systems, (2) The input of electrical data to the quantitative analysis of mechanical behavior during indentation, in particular to obtain a better estimation of the contact area (3) The local study of electronic properties of thin film stacks. SEM integration of the device has been validated and indent positioning with a precision better than 100 nm is successfully obtained. This performance allows the studies of mechanical properties at submicrometric length scale, with a high throughput allowing statistical measurements. Various bulk composite materials have been characterized as well as submicrometric gold islands on sapphire. In the latter case, despite the stochastic nature of their mechanical behavior, a deterministic law has been extracted. 3D-BCDI (Bragg Coherent Diffraction Imaging) experiments have been performed on a few islands at synchrotron facility to investigate the crystal state before and after mechanical loading. These experiments reveal initial dislocation nucleation prior to large deformation bursts. In parallel to this study, electrical measurements have been performed during indentation on various cases. Resistive-nanoindentations have been performed on noble metals (Au) and natively oxidized metals (Cu, Al), either as bulk single crystals or as polycrystalline thin films. Qualitative results emphasize the importance of the oxide layer on the electrical response. In the presence of an oxide layer, strong electrochemical reactions seem to occur at the tip-to-sample interface. When no oxide is involved, the measured resistance can be fully described by an analytical model and the computed electrical contact area is successfully validated with residual areas measurements. Finally, capacitive measurements have been performed on MOS structures with various oxide thicknesses. Experimental results have been well described by analytical modelling, which paves the way for quantitative local dielectric permittivity measurements under mechanical loading.