La thèse vise à identifier, développer et tester des matériaux isolants à partir de déchets textiles, le rôle de l'isolation thermique des tuyaux. Visant à accroître la performance énergétique de chauffage et avec un impact environnemental réduit. Etude théorique était d'identifier les propriétés matériau d'isolation thermique, la classification sur le marché utilisé dans l'isolation thermique des méthodes de test national et international. Pour tester les propriétes thermiques ont été menées deux installations de laboratoire. Dans un premier temps l'installation, afin de déterminer la conductivité thermique, le flux thermique de la chaleur est produite par une résistance électrique. Ont été réalisés et testés structurellement différents des matériaux de densité (coton, la laine et le tissu non tissé) de la température maximale de 90C dans la canalisation. Le rôle de ces essais était de déterminer la densité et le comportement optimal à des températures différentes. Une deuxième installation est effectuée sur un cas réel (une tuyauterie isolée thermique avec a) la flux thermique de la chaleur est générée par le fluide (de l'eau). Un conducteur testé dans trois situations : tuyaux non isolés, tuyau isolé et le tuyau PUR isolé non tissé. Tous les tests étaient en faveur de la non tissé. L'analyse statistique a montré que la température et la densité sont des facteurs importants qui influent sur la conductibilité thermique des tissus. / The thesis aims at identifying, developing and testing of insulation materials from waste textiles, the role in thermal insulation of pipes. Aiming at increasing the energy performance of heating and with a reduced environmental impact. Theoretical study was to identify thermal insulating material properties, classification on the market used in thermal insulation of national and international and the testing methods. To test the thermal properties were conducted two laboratory facilities. At first installation, to determine the thermal conductivity, the thermal flow of heat flux is generated by electrical resistance. Were made and tested structurally different density materials (cotton, wool and non-woven fabric) with maximum temperature of 90C in the pipeline. The role of these tests was to identify the optimum density and behavior at different temperatures. A second installation is performed on a real case (an installation with a thermal insulated pipe) the thermal flow of heat is generated by the fluid (water). A conductive tested in three situations: non-insulated pipes, insulated pipe and pipe PUR insulated non-woven fabric. All tests were in favor of non-woven fabric. The statistical analysis showed that the temperature and density are significant factors that influence the thermal conductivity of fabrics.

Ce travail est consacré à la synthèse et à la caractérisation de commutateurs et de fils moléculaires. La première partie est une étude bibliographique qui présente les avantages et les applications des unités moléculaires utilisées dans le contexte de l’électronique moléculaire. La deuxième partie de ce manuscrit traite de la préparation, des études électrochimiques et photophysiques de complexes de ruthénium bimétalliques portant un coeur triarylamine. Le but est ici de moduler la luminescence de ce cœur en changeant l’état redox des groupements acetylure de ruthénium. Dans la troisième partie, des combinaisons de précurseurs de complexes de Ln (Ln = Eu ou Yb) et de groupements vinyl-ruthénium redox-actifs ont été formées afin de moduler la luminescence des centres Ln via l’oxydation des groupements vinyl-ruthénium. La quatrième partie décrit l'association d'un précurseur de complexe de Ln (Ln = Eu ou Yb) à un ligand portant une unité dithienylethene (DTE), afin de commuter l'émission de lumière du centre Ln. Ces composés ont été synthétisés avec succès et leur luminescence a été reversiblement modulée par irradiation lumineuse. Dans la dernière partie, nous décrivons la synthèse d'une série de fils moléculaires composée de complexes bis(acetylure) de ruthénium (II) terminés par des groupes fonctionnels amine, et comprenant un complexe bimétallique photochrome avec une unité DTE. Ces molécules ont été conçues de manière à être insérées entre deux électrodes de graphène pour étudier leur conductance dans les différents états redox. En outre, le complexe photochrome doit pouvoir permettre la commutation de la conductance par voie optique et électrochimique dans des jonctions moléculaires de graphène. / This work is devoted to the synthesis and characterization of novel molecular switches and wires that incorporate ruthenium organometallic moieties. First, a bibliographic chapter presents the advantages and applications of the building blocks used in the following chapters and discuss the general context of molecular electronics. The second part of this manuscript deals with preparation, electrochemical and photophysical studies of bimetallic ruthenium complexes bearing a triarylamine core. The goal is to modulate the luminescence of this core by changing the states of the redox-active ruthenium acetylide moieties. In the third part, combinations of Ln (Ln = Eu or Yb) complexes and redox-active ruthenium vinyl bipyridine moieties were formed in order to tune the luminescence of Ln center via oxidation of the redox-active ruthenium vinyl moieties. The fourth part describes an association of a Ln (Ln = Eu or Yb) precursor and a ligand bearing a dithienylethene (DTE) unit, in order to commute the light emission of the Ln center. These DTE-Ln compounds were successfully synthesized and their luminescence was reversiblely modulated by photo irradiation. In the last part, we report the synthesis of a series of redox-active molecular wires, which are ruthenium (II) bis(σ-arylacetylide) complexes terminated with amine functional groups, one of them including a photochromic DTE unit. These molecules are designed to covalently bridge a gap between graphene electrodes for probing the electrochemical gating of conductance via oxidation of the molecules. Furthermore, the photochromic complex should allow combined optical and electrochemical conductance switching in single molecule graphene junctions.

La maîtrise des techniques de fabrication de matériaux nanostructurés a fait émerger ces dernières années de nouvelles problématiques relatives aux transferts thermiques à très courtes échelles d'espace et de temps. L'étude thermique s'effectue alors à partir de l'équation de transport de Boltzmann (ETB) pour les phonons qui sont les principaux porteurs de chaleur dans les semi-conducteurs. Ce travail résout l’ETB par une méthode statistique de type Monte Carlo en suivant le déplacement des phonons dans une nanostructure cristalline (de type nanofilm ou nanofil). On s’intéresse en particulier aux structures poreuses homogènes et avec gradient de porosité, ainsi qu’aux nanofils modulés en diamètre qui offrent des perspectives intéressantes en terme de réduction de conductivité / Since the past decades, progresses in nanomaterials engineering raise new questions about heat transport processes at very short time and space scales. Thermal properties of nanoscaled devices are determined from the resolution of the Boltzmann Transport Equation (BTE) for phonons, which are the main heat carriers in semiconductors. In this study, BTE is solved with a numerical tool based on a statistical method (Monte Carlo) which tracks phonons’ motion in two kinds of nanostructures: nanofilms and nanowires. We focus on the effect of homogeneous and heterogeneous porous materials as well as nanowires with varying diameters. All these devices present interesting prospects regarding thermal conductivity reduction

Les problèmes inverses de localisation de sources en électroencéphalographie (EEG) consistent à retrouver le lieu d'origine dans le cerveau des signaux mesurés sur le scalp. La qualité du résultat de localisation dépend des modèles géométriques et de conductivité électrique utilisés pour la résolution du problème. Parmi les tissus composant la tête, le crâne est celui dont la conductivité est la plus influente, en particulier à cause de sa faible valeur. De plus, le crâne humain est un tissu osseux comportant des parties dures et spongieuses, d'épaisseurs variables. Sa composition est très variable selon les individus, en termes de géométrie et de valeurs des conductivités, d'où la nécessité de développer des technique d'estimation de conductivités inconnues dans le crâne. Le but de cette thèse est de réduire l'incertitude sur la conductivité du crâne, pour des géométries sphériques et réalistes, en particulier en vue d’améliorer les résultats d'estimation des sources dans le problème inverse EEG. Dans le cas d'un domaine sphérique à 3 couches, l'existence, l'unicité et la stabilité de la conductivité dans la couche intermédiaire (crâne) sont discutées, et une procédure de reconstruction est proposée. Puis deux modèles plus réalistes de tête sont étudiés, l'un pour lequel le crâne est modelisé par un seul compartiment, l'autre dans lequel les parties spongieuses et dure sont distinguées. Des simulations numériques mettent en évidence le rôle de la structure interne du crâne pour la détermination de sa conductivité. / One of the major issues related to electroencephalography (EEG) is to localize where in the brain signals are generated, this is so called inverse problem of source localization. The quality of the source localization depends on the accuracy of the geometry and the electrical conductivity model used to solve the problem. Among the head tissues, the skull conductivity is the one that influences most the accuracy of the source localization, due to its low value. Moreover, the human skull is a bony tissue consisting of compact and spongy bone layers, whose thickness vary across the skull. As the skull tissue composition has strong inter-individual variability both in terms of geometry and of individual conductivity, conductivity estimation techniques are required in order to determine the unknown skull conductivity. The aim of this thesis is to reduce the uncertainty on the skull conductivity both in spherical and realistic head geometries in order to increase the quality of the inverse source localization problem. Therefore, conductivity estimation is first performed on a 3-layered spherical head model. Existence, uniqueness and stability of the conductivity in the intermediate skull layer are discussed, together with a constructive recovery scheme. Then a simulation study is performed comparing two realistic head models, a bulk model where the skull is modelled as a single compartment and a detailed one accounting for the compact and spongy bone layers, in order to determine the importance of the internal skull structure for conductivity estimation in EEG.

La perméabilité intrinsèque et la conductivité thermique de la neige sont deux paramètres essentiels pour effectuer l'analyse numérique du comportement thermique de milieux poreux. Plusieurs mesures de ces paramètres ont été effectuées successivement sur des échantillons de neiges compactées recueillis à l'Université Laval. La mesure de la conductivité thermique a été effectuée selon la méthode du fil chaud. Pour la perméabilité intrinsèque, un perméamètre à air à double mur fût conçu pour des expériences en laboratoire. La perméabilité intrinsèque et la conductivité thermique variaient respectivement de 1.1 x 10-8 à 8.0 x 10-11 m2 et de 0.09 à 0.48 W/mK pour des échantillons de neige ayant des porosités s'étalant entre 0.32 et 0.75. Les résultats se comparent bien avec ceux trouvés dans la littérature. Des modèles de prédiction des propriétés ont été examinés pour chacune des propriétés avec la porosité et le diamètre des grains.

Différentes séries de verres fluorés à base de ZrF4 ont été étudiées par Résonance magnétique nucléaire et spectroscopie d'impedance. La validité du modèle structural du verre BaF2-2 ZrF4 base sur la structure de la phase cristallisée BaZr2F10 beta est confirmée. Les propriétés électriques a longue distance sont correlées aux propriétés de diffusion des ions fluorure a l'échelle de la R.M.N.: la mobilité des anions augmente avec le taux de BaF2. L'influence d'ajouts LiF ou NaF sur les propriétés de transport a été déterminée. Un minimum de conductivite pour x(LiF) = 0,20 est mis en évidence: il correspond au passage d'une conductivité due préférentiellement aux ions fluorure a une conductivité due préférentiellement aux ions lithium quand x(LiF) augmente. En revanche, les propriétés électriques des séries des verres contenant des ions sodium sont dues uniquement aux ions fluorure, la non-participation des ions sodium comme porteurs de charge est mise en evidence.

L'usage des matériaux composites dans les différents domaines technologiques (microélectronique, aéronautique, transports…) ne cesse de croître. Une telle augmentation vient du fait qu'il est possible de développer de nouveaux matériaux avec des propriétés adaptées à une application bien préc ise en combinant les propriétés physiques des différents constituants. Dans le travail de thèse, nous nous intéressons à l'étude des propriétés thermophysiques, électriques et diélectriques de composites à base de matrice polymère chargée avec des fibres naturelles et/ou de particules minérales. L'objectif final étant d'une part d'accroître notre connaissance sur le mécanisme de transfert (thermique, électrique et diélectrique) au sein des matériaux composites et d'autre part, de développer une méthode de mesure des propriétés thermophysiques des matériaux à différentes températures (-20°C etlt; T etlt; 180°C) / The use of composite materials in various fields of technology (microelectronics, aerospace, transportation ...) continues to grow. Such an increase is that it is possible to develop new materials with properties tailored to a specific application by combining the physical properties of different constituents.In the thesis, we focus on the study of thermophysical properties, electrical and dielectric of composites based on polymer matrix loaded with natural fibers and/or mineral particles.The final goal is to increase our knowledge on the mechanism of transfer (thermal, electrical and dielectric) in composite materials and secondly, to develop a method for measuring thermophysical properties of materials at different temperatures (-20°C etlt; Tetlt; 180°C)

Les matériaux à changement de phase (PCM) sont utilisés pour la réalisation de mémoire non volatile. Ces matériaux possèdent la particularité de passer d’un état cristallin à un état amorphe à l’aide d’une impulsion de chaleur, créant ainsi un processus propre au stockage de l’information. Les PCMs sont généralement basés sur des composés ternaires de type Ge-Sb-Te (GST) avec une température de transition de l’ordre de 125°C, rendent ces matériaux inutilisable dans le domaine de l’automobile et pour des applications militaires. Pour contourner cette limitation, le GST est remplacé par le composé In-Sb-Te (IST) possèdent une température de transition plus élevé et un temps de transition beaucoup plus rapide (nanoseconde). Les propriétés thermiques de l’IST et de ses interfaces au sein de la cellule PCM peuvent influencer la température de transition. C’est pourquoi la mesure de la conductivité thermique nous donnera une estimation de la valeur de cette transition.Différentes techniques ont été misent en oeuvre pour mesurer la conductivité thermique des couches minces d’IST en fonction de la concentration en Te, à savoir ; la radiométrie photo-thermique modulée (MPTR) et la méthode 3ω dans une gamme de température allant de l’ambiant jusqu'à 550°C.Les résultats obtenus par les deux techniques de caractérisation thermiques démontrent que la conductivité thermique de l'IST diminue lorsque l'on augmente la teneur en Te. L'augmentation de la teneur en Te pourrait donc conduire à un alliage thermiquement plus résistif, qui est censé apporter l'avantage d'un flux de chaleur plus confiné et limiter la cross-talk thermique dans le dispositif de mémoire à changement de phase. / Phase change memories (PCM) are typically based on compounds of the Ge-Sb-Te (GST) ternary system. Nevertheless, a major drawback of PCM devices is the failure to fulfill automotive-level or military-grade requirements (125°C continuous operation), due to the low crystallization temperature of GST. To overcome this limitation, alloys belonging to the In-Sb-Te (IST) system have been proposed, which have demonstrated high crystallization temperature, and fast switching. Thermal properties of the chalcogenide alloy and of its interfaces within the PCM cell can influence the programming current, reliability and optimized scaling of PCM devices. The two methods, namely: 3ω and Modulated Photothermal Radiometry (MPTR) technique was implemented to measure the thermal conductivity of IST thin films as well as the thermal boundary resistance at the interface with other surrounding materials (a metal and a dielectric). The experiment was carried outin situ from room temperature up to 550oC in order to investigate the intrinsic thermal properties at different temperatures and the significant structural rearrangement upon the phase transition.The results obtained from the two thermal characterization techniques demonstrate that the thermal conductivity of IST decreases when increasing the Te content. Increasing the Te content could thus lead to a more thermally resistive alloy, which is expected to bring the advantage of a more confined heat flow and limiting the thermal cross-talk in the phase change memory device.

Cette thèse traite l'interaction d'ordres en compétition dans les cuprates supraconducteurs dopés en trous; il sera question de supraconductivité et d'ordre de charge. Dans une première étude, la conductivité thermique $\kappa_{\rm xx}$ sous forts champs magnétiques du cuprate YBCO est utilisée pour mesurer le champ critique $H_{\rm c2}$. Cette expérience révèle la forte compétition entre la supraconductivité et l'ordre de charge dans ces matériaux dopés en trous. Ce résultat représente la première mesure directe de champ critique $H_{\rm c2}$ dans cette famille de supraconducteurs et démontre l'absence de liquide de vortex à température nulle. Dans une deuxième étude, la combinaison de l'effet Hall thermique $\kappa_{\rm xy}$ et de mesures électriques sous forts champs magnétiques permet l'exploration de la loi de Wiedemann-Franz dans le cuprate YBCO. En démontrant que cette loi est satisfaite au-dessus du champ magnétique critique $H_{\rm c2}$ déterminé lors du premier projet, cette expérience montre qu'il ne reste pas de supraconductivité au-dessus du champ magnétique critique et que l'état normal des cuprates sous-dopés est métallique. Dans une troisième étude, l'effet Hall thermique $\kappa_{\rm xy}$ est utilisé pour sonder la surface de Fermi d'un matériau dans sa phase supraconductrice. Pour les cuprates sous-dopés en trous, ce projet révèle qu'il n'y a pas de reconstruction de la surface de Fermi en champ nul par l'ordre de charge à courte portée. Cette expérience pionnière représente ainsi le trait d'union manquant entre de nombreux résultats qui pourtant parurent contradictoires au premier abord.

Résumé : Les propriétés thermiques des matériaux utilisées pour la construction des murs latéraux d’une cuve d’électrolyse de l’aluminium captent l’attention depuis les deux dernières décennies. Une bonne prédiction du comportement thermique dynamique des cellues Hall-Heroult, y compris une estimation précise des pertes d'énergie et de l'emplacement du gel sur le coté, est rendue possible lorsque les matériaux de coté sont bien caractérisés en fonction de la température. L'objectif de ce travail consiste à mesurer la diffusivité thermique, la capacité calorifique et la conductivité thermique du carbure de silicium, des matériaux carbones du coté (graphitique et graphitise) et de la cryolite à l’aide de techniques de caractérisation transitoires. La diffusivité thermique et la capacité de calorifique sont mesurées en utilisant respectivement un diffusivimètre thermique et un calorimètre à balayage différentiel. La conductivité thermique est calculée en supposant une masse volumique constante. La marge d'erreur sur la precision de chaque propriété thermique a également été calculée pour un nombre fini d'ensembles de données. Une conflation empirique a été élaborée pour chacune des propriétés pour décrire la relation avec la température en termes mathématiques. La caractérisation thermique de la chaleur latente dégagée lors de la fonte de la gelée de coté est également effectuée. Enfin, sur la base des calculs effectués avec un modele 2-D numérique, l'effet des erreurs de mesure entachant les différentes propriétés thermiques des matériaux du coté sur le comportement dynamique d'un réacteur à changement de phase de type laboratoire est également présenté. Les résultats obtenus montrent l’intérêt de nouvelles études sur les propriétés thermiques des matériaux utilisés dans les cellules d’électrolyse de l'aluminium pour découvrir l’influence de l'environnement thermique intérieur de la cellule, pour estimer les pertes de chaleur et l'effet des additifs sur l’emplacement du front de solidification. // Abstract : The thermal properties of the sidewall lining materials are capturing attention since the last two decades. Good prediction of the dynamic thermal behaviour of Hall Heroult cells, including precise estimation of energy losses and location of the side ledge formed by the solidification of electrolytic bath, is made possible when the sidelining materials are well characterized in function of temperature. The present work aim at measuring the thermal diffusivity, heat capacity and thermal conductivity of silicon carbide (SiC), graphitic and graphitized carbon materials and cryolite (NasAlFe) based on transient characterization techniques. The thermal diffusivity and the heat capacity are measured by using state-of-the-art transient laser flash analyzer and differential scanning calorimeter respectively. The thermal conductivity is calculated by assuming a constant density. The range of precision error for each thermal property is also calculated for a finite number of data sets. Empirical correlation has been drawn for each of the properties to describe the relation with temperature in mathematical terms. Thermal characterization of the latent heat evolved during the melting of ledge is also carried out. Finally, based on the calculations conducted with a 2-D numerical model, the effect of the precision errors of temperature varying thermal properties of the sidewall materials and ledge on the dynamic behaviour of a laboratory scale phase change reactor is also presented. The results, so obtained, encourage further studies on the thermal properties of materials used in the aluminium reduction cell to find out the thermal environment inside the cell, heat loss estimation and effect of the additives on the location of ledge.