Cette étude a été consacrée à l'analyse du processus d'agglomération du sulfate de potassium et de l'alumine dans un milieu liquide turbulent. La turbidité constitue une technique tout à fait adaptée à la caractérisation de l'agglomération dont les effets sont ressentis essentiellement au niveau de la distribution granulométrique de la phase dispersée. Elle permet de quantifier et d'interpréter l'effet des différents paramètres qui interviennent au cours du développement du processus: - Paramètres hydrodynamiques : La cinétique d'agglomération est conditionnée par le mécanisme de rencontre des particules, lui-même dépendant des conditions hydrodynamiques; la morphologie des agglomérats peut témoigner de cette dépendance ; - Paramètres physico-chimiques : Lorsque les particules se rencontrent les interactions interviennent et assurent ou non la cohésion de l'amas formé. Il est nécessaire, enfin, de tenir compte de l'agglomération lorsque le comportement d'un système diphasique est influencé par l'évolution de la distribution granulométrique de la phase dispersé : C'est le cas dans la plupart des procédés de cristallisation.

Pour cette recherche, nous avons sélectionné plusieurs techniques qui permettent de suivre l'influence des ions Cr³⁺ en solution solide dans l'alumine alpha. La fluorescence optique s'avère être une technique de choix. Elle met en évidence des interactions entre plusieurs activateurs Cr³⁺ rapprochés. Leurs augmentations provoquées par des réarrangements différents permet d'interpréter la fissuration de certains rubis fortement dopes. L'influence du broyage sur l'intensité des signaux de triboémission est interprétée par la présence de deux phénomènes antagonistes. Cette approche permet de considérer la triboémission comme une émission exoeléctronique thermostimulée (E.E.T.S.), stimulée par broyage.

La précipitation de l'orthophosphate monopotassique (KDP) à partir de ses solutions aqueuses sursaturées est la résultante de trois processus: germination primaire, croissance et germination secondaire que la présente étude essaie de discerner. Il est prouvé que l'aluminium introduit sous forme d'ajouts de chlorure d'aluminium a une influence sur les trois étapes précédentes et sur la morphologie des cristaux formes. Un intérêt tout particulier est porte à la germination secondaire étudiée par turbidimétrie et granulométrie laser; une analyse en termes de bilan de population permet de calculer la vitesse de formation et de croissance des germes secondaires.

Les oxydes et hydroxydes d'aluminium sont des produits chimiques très répandus industriellement. La principale utilisation des alumines est la production de l'aluminium, mais elles sont également très employées dans l'industrie des abrasifs, des céramiques et des matériaux réfractaires. De même parmi les oxydes métalliques utilisés dans les processus catalytiques, l'alumine est l'un des plus employés. Elle peut être utilisée comme catalyseur intrinsèque, ou comme l'un des éléments d'un catalyseur multicomposant ou encore comme support d'un catalyseur métallique. En tant que support de catalyseur, une des applications de l'alumine est l'épuration des gaz d'échappement des véhicules automobiles rendue obligatoire depuis quelques années dans certains pays (1974 pour les U.S.A. et le Japon), et qui le deviendra également dans certains pays de la Communauté Européenne au cours des prochaines années (vers 1989 en Allemagne) Les normes ainsi imposées pour la composition des effluents gazeux rejetés par les moteurs et leur teneur en composés nocifs nécessitent de la part du catalyseur une bonne efficacité. D'autre part le support du catalyseur est caractérisé par la nature du produit, sa résistance mécanique, sa texture et sa stabilité. Toutes ces propriétés doivent être conservées dans les conditions d'utilisation. L'épuration des gaz d'échappement demande donc un système catalytique très performant, notamment pour les propriétés mécaniques et surtout pour la résistance à l'attrition. Et ces propriétés ne doivent pas être affectées aux hautes températures (1000 à 1100°C). A ces températures le support doit également rester neutre vis-à-vis des espèces catalytiques (métal ou oxyde) déposées à sa surface.

La première partie de ce travail est consacrée au développement d'un capteur granulométrique exploitant la rétrodiffusion de la lumière. L'intensité de la lumière rétrodiffusée est mesurée sur une large gamme de diamètre de particules (0,2 à 56 µm), indice de réfraction relatif <i>m</i> (1,09 à 1,94) et fraction volumique de solide Φ (10^-6 à 0,5). Les résultats expérimentaux sont comparés à trois approches théoriques : la méthode de rétrodiffusion simple qui décrit la rétrodiffusion dans des suspensions peu chargées, l'approximation de diffusion de la théorie du transfert radiatif qui est applicable pour des suspensions chargées et la méthode statistique de Monte Carlo qui peut être utilisée sur toute la gamme de fraction volumique. Il est démontré que le capteur de rétrodiffusion permet de déterminer - quand Φ et <i>m</i>. sont connus - le diamètre moyen des particules en suspension chargée. L'étendue de la gamme de mesure est d'environ 0,03 à 10 µm pour les diamètres et dépend de Φ et <i>m</i>. L'objectif de la deuxième partie est l'obtention d'une meilleure connaissance de l'agglomération de particules fines dans un écoulement turbulent. Dans ce but, la cinétique de l'agglomération est examinée sur une large gamme de Φ (2°10^-6 to 5°10^-3) dans une cuve agitée. Deux méthodes granulométriques <i>in situ</i> sont utilisées : la turbidimétrie et la rétrodiffusion. L'étude expérimentale montre que la croissance des agglomérats en cuve agitée est limitée par l'effet du cisaillement hydrodynamique : l'agglomération se poursuit au cours du temps jusqu'à atteindre un état stationnaire auquel correspond une taille limite d'agglomérat. Un modèle d'agglomération - fragmentation est présenté. Il permet de quantifier l'influence de la vitesse de cisaillement et de phi sur la cinétique de l'agglomération et la morphologie des agglomérats.

En interaction directe avec l'utilisateur, les matériaux (et à fortiori leur procédés de mise en œuvre) occupent une place centrale dans l'appréciation d'un objet. Ils sont en effet porteurs de souvenirs, de messages, de symboles. Notre recherche positionne les matériaux et les procédés de mise en œuvre au cœur du projet. Nous proposons ainsi d'aller au-delà des problématiques techniques, économiques, écologiques, esthétiques ou sémantiques auxquelles ils répondent en exploitant leur potentiel inspirationnel. Notre recherche s'inscrit au sein de l'activité de création et pour cause, le cadre opérationnel de notre thèse est une maison de création traditionnelle et artisanale dans le domaine du luxe. Le marketing montre l'importance de la prise en compte de l'identité de marque dans tout nouvel effort de création. S'appuyant sur ce constat, la problématique de notre recherche est la suivante : Comment favoriser la création de nouveaux objets par les matériaux et les procédés au sein d'une entreprise traditionnelle à forte identité ? Pour y répondre, nous proposons des concevoir un outil qui facilite la génération d'idées pour des créateurs. Le principe de cet outil est basé sur la capitalisation d'informations propres à l'entreprise ainsi que sur la sélection d'informations nouvelles et pertinentes en termes de matériaux et de procédés. Dérivé du concept de matériauthèque, largement populaire auprès des designers et des créateurs, l'outil que nous avons modélisé facilite le mécanisme de rapprochement entre des informations nouvelles pré-sélectionnées et des informations propres à l'entreprise. D'un point de vue scientifique, l'enjeu de cette recherche est alors de proposer un outil inspirationnel orienté matériaux et procédés qui s'adresse à un public de designers et de créateurs. Pour l'entreprise, cet outil d'aide à la génération d'idées nouvelles offre des clés pour s'affirmer face à la concurrence, pour trouver de nouveaux marchés, pour renouveler son expertise afin de se projeter dans l'avenir.

Compte tenu du déphasage entre la ressource solaire et son utilisation, il peut être intéressant de valoriser l'excès d'énergie solaire durant l'été en réalisant un stockage longue durée afin de restituer ce surplus d'énergie pendant les périodes de chauffe. Les systèmes thermochimiques solide/gaz sont potentiellement de bons candidats pour le stockage de chaleur intersaisonnier. Ils permettent en effet d'obtenir de fortes densités énergétiques (entre 300 et 500 kWh.m-3 de solide réactif) et de s'affranchir des pertes thermiques au cours du temps (stockage sous forme de potentiel chimique). Ces systèmes sont basés sur un procédé cyclique faisant intervenir une réaction chimique renversable, entre un solide réactif poreux et un gaz réactif (le couple SrBr2/H2O dans notre cas). Cette réaction est endothermique dans un sens et exothermique dans l'autre. Un point clé des systèmes thermochimiques solide/gaz est la conception du lit réactif poreux et du réacteur, siège de la réaction thermochimique. Cette conception doit prendre en compte deux aspects, qui doivent être optimisés : les transferts de masse et de chaleur au sein du solide réactif et la densité énergétique du lit réactif, qui évoluent de manière antagoniste. Pour cela, différents outils ont été mis en place : d'une part différentes modélisations des milieux poreux réactifs sous flux d'air humide ont été élaborées. Ces modèles prennent en compte les transferts de masse et de chaleur à travers le lit poreux réactif. Et d'autre part des caractérisations des transferts de masse dans un lit poreux réactif ont été réalisées. A partir de ces outils, un prototype de stockage thermochimique a été conçu, expérimenté et analysé.

Cette étude concerne une recherche sur les conditions optimales de dégazage d'un alliage d'aluminium de type X7091 atomisé sous hélium ou sous air froid. Une analyse chimique permet de distinguer les deux poudres par leur teneur en oxygène : 1350 ppm pour le produit atomisé sous hélium, 3210 ppm pour le produit atomisé sous air froid. L'analyse des gaz thermodésorbés a été réalisée de façon continue et à l'aide d'un spectromètre de masse. Cet appareillage a été informatisé au niveau de l'acquisition des données. Le spectre de l'hydrogène a été relevé sur les deux types de poudres. Dans le cas du produit atomisé sous hélium, on observe un seul pic situé à 400°C, qui s'accompagne d'une sublimation partielle de l'alliage. Dans le cas du produit atomisé sous air, le spectre de l'hydrogène présente quatre pics situés respectivement à 200, 290, 360 et 400°C. Le dernier pic s'accompagne toujours d'une sublimation partielle. L'utilisation d'eau marquée a permis de préciser l'origine de l'hydrogène dégazé. En ce qui concerne le pic situé à 400°C, il provient d'une décomposition de l'eau adsorbée qui réagit avec le métal au moment de la sublimation. L'hydrogène responsable des trois autres pics résulte toujours d'une décomposition de l'eau, mais il s'agit cette fois de l'eau libérée lors des transformations successives des alumines de surface.

Des solides ayant même analyse chimique, cristallisant dans le même système et possédant des textures identiques peuvent cependant avoir des comportements très différents. Il est maintenant couramment admis que les défauts des solides ont un rôle important sur leur réactivité. Il est donc nécessaire de caractériser ces défauts. Nous avons mis en évidence l'influence de divers facteurs sur la nature des gels d'alumine et sur les produits de déshydratation. On remarque en particulier que la nature des défauts de structure de l'alumine α est liée à celle des impuretés chimiques du gel ainsi qu'à la composition de l'atmosphère gazeuse au cours de la cuisson. Le nombre de ces défauts détectés par émission exoélectronique thermostimulée évolue avec la température d'obtention mais cette évolution dépend également de la nature des impuretés chimiques contenues dans le gel initial. On peut noter que le nombre des défauts diminue lors de traitements mécaniques. La température a aussi une grande influence sur le nombre des défauts superficiels de l'anhydrite. On constate en effet qu'il est maximum pour un traitement effectué à 800°C. Comme pour l'alumine, il diminue lors de la comminution. Quant aux défauts détectés sur le fluorure de lithium, ils ont un comportement très différent de ceux des deux autres solides étudiés. En effet dans les premiers instants du broyage, leur nombre augmente alors que dans les deux cas précédents on observe une diminution. Cette recherche a donc permis de mettre en évidence l'influence du mode de synthèse et des traitements thermiques et mécaniques sur les défauts de surface des solides. Ceux-ci sont détectés principalement au moyen d'une technique originale: l'émission exoélectronique thermostimulée. La recherche industrielle est très intéressée par ces résultats et envisage de s'équiper d'une telle technique pour contrôler d'une façon plus rigoureuse la qualité de certains produits.

Mesure de la variation du travail de sortie et de la conductivité électrique en fonction de la température entre 25 et 360°C, de la pression d'oxygène ou de la pression d'oxyde de soufre. Etude du potentiel de surface. Etude de l'adsorption de SO₂ en présence d'oxygène. Les phénomènes étudiés peuvent être appliqués à la réalisation de capteurs sélectifs. Un appareillage a été réalisé pour l'étude du travail de sortie.