Cette thèse rapporte l’étude des propriétés de films transparents conducteurs obtenus à partir de dispersions de nanotubes de carbone. La formulation des dispersions représente une étape clé dans le but d’obtenir des films homogènes avec de bonnes propriétés électro-optiques. Plus particulièrement, la création d’interactions attractives en solution entre les nanotubes de carbone permet d’une part de modifier le comportement rhéologique des dispersions et d’améliorer leur dépôt en couche mince par enduction. D’autre part, les travaux présentent une étude concernant l’influence des interactions sur la structuration du réseau de nanotube de carbone qui constitue les films. Ces changements de structuration sont notamment mis en parallèle avec les propriétés électriques des films selon leur épaisseur. L’utilisation de polymères semi-conducteurs a aussi fait l’objet de travaux expérimentaux pour améliorer la formation et les propriétés des films transparents conducteurs. / This thesis reports the study of the properties of transparent conductive films obtained from carbon nanotube dispersions. The dispersion formulation is a key step in order to obtain uniform films with good opto-electrical properties. In particular, the formation of attractive interactions between dissolved carbon nanotubes allows the modification of the rheological behavior of the dispersions and the improvement of their deposition in thin layer by coating. Also, the influence of the interactions on the carbon nanotube network morphology is presented. The structural changes of the networks are then related to both electrical properties and thickness of the films. Finally, the use of semiconducting polymers was analyzed in order to improve the fabrication and the properties of transparent conductive films.

La lipase de Yarrowia lipolytica (EC 3.1.1.3) est une enzyme appartenant à la classe des hydrolases. La non pathogénicité et le caractère hyperproducteur en lipase de cette levure lui confèrent une place de choix au sein de lunité de Bio-industries du Centre Wallon de Biologie Industrielle. Ce présent travail sinscrit dans le cadre général du développement industriel de la lipase de Yarrowia lipolytica et concerne plus particulièrement le traitement post-culture de lenzyme afin de réaliser des formes liquides, poudres atomisées, immobilisées et enrobées à laide des polymères acryliques. Latomisation de la lipase en présence ou en absence de poudre de lait a permis lacquisition de poudres fluentes, stables à 4 et 20°C et présentant des températures de transition vitreuse comprises entre 51 et 79°C. Lactivité deau de conservation des poudres était ≤ 0.4. La stabilisation de lenzyme sous forme de liquide concentré réalisée avec le monopropylène glycol (MPG), les inhibiteurs de protéases et lirradiation aux rayons gamma ont révélé que le MPG à 50% et la technique dirradiation au rayon gamma permettaient la stérilisation et la préservation de lactivité enzymatique. Par ailleurs, limmobilisation de cette enzyme par trois techniques (adsorption, inclusion et liaison covalente) a révélé une amélioration de ses propriétés caractéristiques telles que la thermostabilté et la résistance aux solvants. La technique dimmobilisation par adsorption et par liaison covalente a permis une utilisation multiple de lenzyme. Létude préliminaire de faisabilité des formes galéniques à base de la lipase de Y. lipolytica a montré la capacité de cette enzyme à être mise sous forme de comprimés et de poudres encapsulées. La comparaison réalisée in vitro entre le Créon 150mg (produit pharmaceutique) et les formes galéniques à base de la lipase a montré des temps de gastro-résistance et de délitage similaires. Ces différentes formules de la lipase posent des jalons nécessaires pour leurs applications dans des secteurs agroalimentaires, environnementaux et pharmaceutiques. Yarrowia lipolytica lipase (EC.3.1.1.3) is an enzyme which belongs to the class of hydrolases. Nonpathogenicity and the high-lipase producing character of this yeast have emphasised its use within the laboratory of Bio-industry of the Walloon Center of Industrial Biology. The present work lies within the general scope of the industrial development of the lipase from Yarrowia lipolytica. More particularly it relates to the post-culture treatment of the enzyme in order to obtain liquid forms, atomized powders, immobilized and coated enzymes using acrylic polymers. The atomization of lipase in presence or absence of milk powder allowed the achievement of flowing, stable powders at 4 and 20°C, with glass transition temperatures ranging between 51 and 79°C. The water activity of preservation of the powders was ≤ 0.4. Stabilization of the enzyme under the form of concentrated liquid carried out with monopropylen glycol (MPG), proteases inhibitors and gamma irradiation revealed that MPG (50%) and gamma irradiation allowed sterilization and conservation of the enzymatic activity. In addition, the immobilization of the enzyme through three techniques (adsorption, inclusion and covalent bond) revealed an improvement of some properties such as thermostability and resistance to solvents. Immobilization by adsorption and covalent bond allowed multiple uses of the enzyme. The preliminary study of feasibility of galenic forms containing the lipase from Y. lipolytica showed the capacity of this enzyme to be put under the form of tablets and encapsulated powders. The in vitro comparison of Creon 150mg (pharmaceutical product) and galenic forms containing the lipase, showed similar times of acid-resistance and of disintegration. These various formulas of the lipase constitute milestones necessary for their applications in food, environmental and pharmaceutical industries.

English: Semiochemicals informative molecules used in insect-insect or plant-insect interactions have been widely considered within various integrated pest management (IPM) strategies. In the present thesis, two sesquiterpenoids, E-β-farnesene and E-β-caryophyllene, were formulated for their related properties as aphid enemy attractants. E-β-farnesene, the alarm pheromone of many aphid species, was also identified as a kairomone by attracting and inducing oviposition of aphid predators (Episyrphus balteatus De Geer (Diptera: Syrphidae)) and by attracting aphid parasitoids (Aphidius ervi Haliday (Hymenoptera: Braconidae)). E-β-caryophyllene was identified as a potential component of the aggregation pheromone of the Asian ladybird, Harmonia axyridis Pallas, another aphid predator. The two products were purified from essential oils of Matricaria chamomilla L. (Asteraceae) and Nepeta cataria L. (Lamiaceae) for E-β-farnesene and E-β-caryophyllene, respectively. Natural and biodegradable slow-release formulations were then investigated in order to deliver these molecules on crop fields for a long period of time as biological control devices. Due to their sensitivity to oxidation, both sesquiterpenes needed to be protected from oxygen degradation. For this purpose, alginate hydrophilic matrix with low oxygen permeability was used as polymer for the formulations: the main objective was to deliver semiochemical substances in the air in a controlled way. Consequently, a careful selection of alginates was realised. Formulated beads showed different structural and encapsulation properties depending on various formulation factors. Alginate formulations were characterized by texturometry and by confocal microscopy in order to observe the distribution of semiochemicals in alginate network. The last step of alginate bead characterisation consisted in studying release rate of semiochemicals in laboratory-controlled conditions by optimised trapping and validated Fast-GC procedures. Finally, the efficiency of formulations as aphid predator (Syrphidae) and parasitoids (A. ervi) attractants was demonstrated by field trapping and olfactometry experiments. Français: Les sémiochimiques molécules véhiculant des informations au sein des interactions insecte-insecte ou plante-insecte ont été largement utilisés dans de nombreuses stratégies de lutte intégrée. La présente thèse de doctorat décrit la formulation de deux sesquiterpènes, le E-β-farnésène et le E-β-caryophyllène, pour leurs propriétés relatées dans la littérature en tant quattractants des ennemis des pucerons. En effet, le E-β-farnésène, la phéromone dalarme de nombreuses espèces de pucerons, a également été identifié comme kairomone en attirant des parasitoïdes (Aphidius ervi Haliday (Hymenoptera: Braconidae)) et des prédateurs de pucerons (Episyrphus balteatus De Geer (Diptera: Syrphidae)) et en induisant un comportement doviposition chez ces derniers. Le E-β-caryophyllène a récemment été identifié comme un composé probable de la phéromone dagrégation des coccinelles asiatiques, Harmonia axyridis Pallas, également prédatrices de pucerons. Les deux produits ont été purifiés au départ des huiles essentielles de Matricaria chamomilla L. (Asteraceae) et de Nepeta cataria L. (Lamiaceae) respectivement dans le cas du E-β-farnésène et du E-β-caryophyllène. Des formulations biodégradables et dorigine naturelle ont ensuite été développées comme outil de contrôle biologique afin de libérer les deux composés de façon progressive. En raison de leur sensibilité à loxydation, ces deux sesquiterpènes devaient être protégés de loxygène. A cette fin, de lalginate matrice hydrophile offrant une faible perméabilité à loxygène a été utilisé comme polymère de formulation : le principal objectif était de délivrer les substances sémiochimiques dans lair dune façon contrôlée. En conséquence, lalginate a été sélectionné de façon minutieuse. Les billes formulées ont montrés des propriétés structurelles et dencapsulation différentes en fonction de nombreux facteurs intervenant lors de la formulation. Les formulations ont été caractérisées par texturométrie et par microscopie confocale de façon à observer la distribution des sémiochimiques au sein du réseau dalginate. La dernière étape de caractérisation des billes a consisté en létude du taux de libération des sémiochimiques dans des conditions contrôlées de laboratoire après avoir optimisé la technique de piégeage des volatils et validé la procédure danalyse par GC rapide. Finalement, lefficacité dattraction des formulations envers les prédateurs et les parasitoïdes de pucerons a été démontrée par des expériences de piégeage sur cultures et des essais dolfactométrie.

This doctorial thesis deals with the derivation of a mechanical model for the simulation of the load-bearing behavior of a strengthening layer made of textile reinforced concrete to strengthen a shell structure. The main focus lies on both the geometrical and physical non-linear three-dimensional shell formulation and on its transfer into an efficient finite element. The distinctive feature of the presented shell formulation is its surface-orientation. This enables the analysis of a strengthening layer applied on one of the outer surfaces of a structure in a very natural way, since a problem-oriented mechanical modeling is achieved. Hereby, in contrast to classical shell theories the three-dimensionality of the material behavior's description can completely maintained. This is necessary, since a more accurate modeling of the material behavior of textile reinforced concrete can only be done three-dimensional. Within the scope of this thesis an anisotropic hyper elastic constitutive relation is given in order to obtain a first approximation of textile reinforced concrete's material behavior against the background of material theory. Furthermore a specification of the hyper elastic constitutive relation is obtained upon the basis of the principle of material symmetry and is prepared for the application in the shell formulation. The numerical solution of the field problem necessitates the transfer of the surface-related shell formulation into a two-dimensional variational formulation in order to obtain a sound mathematical starting point for the conversion into an efficient volume shell element. For the realization of a numerical efficient finite element an element formulation using a low-order ansatz should be favored. Because of reducing the number of degrees of freedom and therewith of possible deformation modes, artificial stiffening effects will appear. A way out is given by a special extention of the assumed natural strain and the assumed strain method for the utilization in the presented surface-related shell formulation. This leads to a slightly higher numerical effort, but allows a reliable and efficient finite element formulation finally verified in distinct meaningful non-linear simulations. / Die Herleitung eines mechanischen Modells zur numerischen Simulation des Tragverhaltens einer Verstärkungsschicht für Flächentragwerke aus textilbewehrtem Feinbeton ist Gegenstand dieser Arbeit. Hierbei liegt das Hauptaugenmerk auf einer sowohl geometrisch als auch physikalisch nichtlinearen dreidimensionalen Schalenformulierung und deren Umsetzung in ein effizientes finites Element. Die Besonderheit der hier vorgestellten Schalenformulierung ist deren Oberflächenbezug, der es auf natürliche Weise ermöglicht, eine auf die Struktur aufgebrachte Verstärkungsschicht zu berechnen. Diese Verfahrensweise ist als eine der Problemstellung angepaßte mechanische Modellbildung anzusehen. Hierbei kann im Gegensatz zu klassischen Schalentheorien die Dreidimensionalität der Materialbeschreibung vollständig aufrecht erhalten und damit die verfeinerte Erfassung des Materialverhaltens von Textilbeton ermöglicht werden, die nur dreidimensional erfolgen kann. Eine materialtheoretische Herleitung von anisotropen hyper-elastischen konstitutiven Beziehungen als erste Approximation zur Erfassung des Materialverhaltens von textilbewehrtem Feinbeton wird vorgestellt und deren Spezifizierung auf der Basis des Prinzips der materiellen Symmetrie durchgeführt sowie zur Anwendung in der Schalenformulierung aufbereitet. Die numerische Lösung des Feldproblems erfordert die Umsetzung der oberflächenorientierten Schalenformulierung in eine zweidimensionale Variationsformulierung mit dem Ziel, einen mathematisch fundierten Ausgangspunkt für die Entwicklung eines leistungsfähigen Volumen"=Schalen"=Elementes zu erhalten. Zur Realisierung eines numerisch effizienten finiten Elementes ist eine Elementformulierung mit möglichst geringer Ansatzordnung verwendet worden. Da hierdurch die Freiheitsgrade des Elementes und damit die möglichen Verformungsmodi in ihrer Anzahl eingeschränkt werden, sind künstliche Versteifungseffekte zu erwarten. Einen Ausweg bieten hier spezielle Erweiterungen der Assumed Natural Strain und der Enhanced Assumed Strain Methode für die hier vorliegende oberflächenorientierte Schalenformulierung. Dies erhöht den numerischen Aufwand unwesentlich, ermöglicht jedoch insgesamt eine zuverlässige und effiziente Elementformulierung, deren Brauchbarkeit abschließend in verschiedenen aussagekräftigen nichtlinearen Simulationen nachgewiesen wird.

Past studies (primarily on steady state problems) that have compared the penalty and the velocity-pressure finite element formulations on a variety of problems have concluded that both methods yield solutions of comparable accuracy, and that the choice of one method over the other is dictated by which of the two is more efficient. In this work, we show that the penalty finite element method yields inaccurate solutions at large times on a class of transient problems, while the velocity-pressure formulation yields solutions that are in good agreement with the analytical solution. Numerical studies are conducted on various problems to compare these two formulations on the basis of rates of convergence, total number of equations to be solved and accuracy of results. We found that both formulations give almost the same rates of convergence in all problems, however the penalty formulation involves lesser number of equations than the velocity-pressure formulation due to implicit treatment of pressure field, and hence is more efficient. In some of the problems we have also compared a finite volume method with the penalty and velocity-pressure formulations on the basis of accuracy and computational cost.

ARTICLE 1 : RÉSUMÉ Amputation traumatique: Une étude de cas laotien sur l’indignation et l’injustice. La culture est un contexte essentiel à considérer pour produire un diagnostic et un plan d’intervention psychiatrique. Une perspective culturelle met en relief le contexte social dans lequel les symptômes émergent, et comment ils sont interprétés et gérés par la personne atteinte. Des études ethnoculturelles sur les maladies nous suggèrent que la plupart des gens nous donnent des explications pour leurs symptômes qui ont un fondement culturel. Bien que ces explications contredisent la théorie biomédicale, elles soulagent la souffrance des patients et leur permettent de donner une signification à cette dernière. L’exploration des caractéristiques, contextes et antécédents des symptômes permet au patient de les communiquer au clinicien qui pourrait avoir une explication différente de sa maladie. Cette étude de cas permet de montrer comment le Guide pour Formulation Culturelle du DSM-IV (The DSM-IV Outline for Cultural Formulation) permet aux cliniciens de solliciter un récit du patient en lien avec son expérience de la maladie. Notre étude examine l’utilisation par un patient laotien de « l’indignation sociale » (« Khuâm khum khang ») comme le modèle explicatif culturel de son problème malgré le diagnostic de trouble de stress post-traumatique qui lui fut attribué après une amputation traumatique. L’explication culturelle de son problème a permis au patient d’exprimer la signification personnelle et collective à sa colère et sa frustration, émotions qu’il avait réprimées. Cet idiome culturel lui a permis d’exprimer sa détresse et de réfléchir sur le système de soins de santé et, plus précisément, le contexte dans lequel les symptômes et leurs origines sont racontés et évalués. Cette représentation laotienne a aussi permis aux cliniciens de comprendre des expériences et les explications du client, autrement difficiles à situer dans un contexte biomédical et psychiatrique Euro-américain. Cette étude démontre comment il est possible d’améliorer les interactions entre cliniciens et patients et dès lors la qualité des soins par la compréhension de la perspective du patient et l’utilisation d’une approche culturelle. Mots clés: Culture, signification, idiome culturel, modèle explicatif, Guide pour Formulation culturelle du DSM-IV, indignation sociale, interaction entre patient et intervenant. ARTICLE 2 : RÉSUMÉ Impact de l’utilisation du Guide pour la formulation culturelle du DSM-IV sur la dynamique de conférences multidisciplinaires en santé mentale. La croissance du pluralisme culturel en Amérique du nord a obligé la communauté oeuvrant en santé mentale d’adopter une sensibilité culturelle accrue dans l’exercice de leur métier. Les professionnels en santé mentale doivent prendre conscience du contexte historique et social non seulement de leur clientèle mais également de leur propre profession. Les renseignements exigés pour les soins professionnels proviennent d’ évaluations cliniques. Il faut examiner ces informations dans un cadre culturellement sensible pour pouvoir formuler une évaluation des cas qui permet aux cliniciens de poser un diagnostic juste et précis, et ce, à travers les frontières culturelles du patient aussi bien que celles du professionnel en santé mentale. Cette situation a suscité le développement du Guide pour la formulation culturelle dans la 4ième édition du Manuel diagnostique et statistique des troubles mentaux américain (Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders (4th ed., DSM-IV) de l’Association psychiatrique américaine. Ce guide est un outil pour aider les cliniciens à obtenir des informations de nature culturelle auprès du client et de sa famille afin de guider la production des soins en santé mentale. L’étude vise l’analyse conversationnelle de la conférence multidisciplinaire comme contexte d’utilisation du Guide pour la formulation culturelle qui sert de cadre dans lequel les pratiques discursives des professionnels de la santé mentale évoluent. Utilisant la perspective théorique de l’interactionnisme symbolique, l’étude examine comment les diverses disciplines de la santé mentale interprètent et conceptualisent les éléments culturels et les implications de ce cadre pour la collaboration interdisciplinaire dans l’évaluation, l’élaboration de plans de traitement et des soins. Mots clé: Guide pour Formulation culturelle – Santé mentale – Psychiatrie transculturelle – Analyse conversationnelle – Interactionnisme symbolique / ARTICLE 1: ABSTRACT Traumatic Amputation: A Case of Laotian Indignation and Injustice. Culture is an essential variable of diagnosis and treatment. A cultural perspective draws attention to the social context within which symptoms arise, are given meaning, and are managed. Ethno-cultural work on illness narratives suggests that most people can provide culturally-based explanations for their symptoms. While these explanations are inconsistent with biomedical theory, they relieve patient distress by allowing the patient to create meaning for symptoms. Exploring the characteristics, context, and antecedents of the symptoms enables the patient to convey them to the clinician who may have a divergent explanation of sickness. This case study uses the Outline for Cultural Formulation of the DSM-IV created for clinicians to elicit a narrative account of the illness experience from the patient. Our study examines how the patient, a Laotian used social indignation (“Khuâm khum khang”) as an explanatory model for his ailment. He was diagnosed with post-traumatic stress disorder after having undergone a traumatic amputation. In the process of explaining his illness through a cultural idiom, the patient was able to reveal both personal and collective meaning of repressed anger and frustration, expressing them in a context that was acceptable to him. This cultural idiom allowed the patient to reflect upon the structure of the health care system and the specific context in which symptoms and their possible origins are recounted and explored. It also clarified to the treating clinicians some categories of experience and causal explanations that did not fit easily with western biomedical and psychiatric understanding. The case study illustrates how a cultural approach to illness from the patient’s perspective offers a reflexive stance on the clinician-patient interaction that allows for better patient care. Key words: culture, meaning, cultural idiom, explanatory model, DSM-IV Outline for Cultural Formulation, social indignation, clinician-patient interaction. ARTICLE 2: ABSTRACT Impact of the Use the DSM-IV Outline for Cultural Formulation on the Dynamics of Multidisciplinary Case Conferences in Mental Health. The growth of cultural pluralism in North American society has required the mental health community to show a higher level of cultural sensitivity. Mental health professionals must not only be aware of the social and historical context of their clientele, but also of their profession. Clinical evaluations provide the information for clinical care. This information must be examined in a cultural-sensitive framework for assessment and case formulation that permits an accurate diagnosis across the cultural boundaries of both patient and mental-care professional. The Diagnostic and Statistical Manual of Mental Disorders (4th ed., DSM-IV; American Psychiatric Association, 1994) sets forth an Outline for Cultural Formulation (CF). It instructs clinicians not only on how to elicit culturally relevant clinical material, but also on how to assess the importance of the diverse cultural perspectives of patients and their families, thus increasing usefulness of their own cultural knowledge in treatment. This study is a conversational analysis of the nature and application of knowledge within a clinical, interdisciplinary context. It uses an expanded version of the CF as a framework, in which the discursive practices of mental health professionals are evolving. From a symbolic interactionist perspective, it examines the way different disciplines interpret and conceptualize cultural elements and the implications of this framework for interdisciplinary collaboration of assessment, treatment plan and care. Key words: Outline for Cultural Formulation – Mental Health – Cross-cultural psychiatry – Conversational Analysis – Symbolic Interactionism

Les kësterites, ou Cu2ZnSn(S,Se)4 (CZTS), sont des matériaux semi-conducteurs composés uniquement d'éléments abondants. Leur gap direct compris entre 1.0 et 1.5 eV en fait d'excellents candidats pour remplacer les absorbeurs actuellement utilisés en couches minces. Ce travail de thèse décrit la fabrication de couches minces de Cu2ZnSnS4 par impression de nanoparticules suivie d'un recuit de cristallisation. Différentes synthèses hydrothermales de nanoparticules ont été développées, dont certaines en réacteur à flot continu, en vue d'un développement à plus grande échelle. L'influence des types de précurseurs et des conditions de synthèse sur la composition chimique des particules est étudiée ainsi que leur pureté est évaluée. Le comportement en dispersion colloïdale est ensuite caractérisé et trois fonctionnalisations de surfaces à base de dodecanthiol, dodecyl pyrrolidone et anions sulfures sont présentées. Ces stabilisations permettent la fabrication d'encre jet d'encre et spray adaptées au dépôt sur molybdène. Les couches imprimées et séchées sont recuites sous atmosphère de soufre. Des recuits d'au moins 120 minutes sont nécessaires. Cependant la croissance des couches est hétérogène lorsque celles-ci sont imprimées avec les nanoparticules stabilisées par le dodecanethiol et le dodecyl pyrrolidone. La présence de carbone dans les couches, identifiable par spectroscopie Raman, inhibe la croissance du matériau. Seules les couches minces imprimées à l'aide de nanoparticules purifiées et stabilisées par anions sulfures permettent la croissance homogène du matériau lors du recuit. / Kësterites or Cu2ZnSn(S,Se)4 (CZTS), are semi-conductors only made of abundant elements. Their direct bangap between 1.0 and 1.5 eV makes them excellent candidates for the replacement of the currently used thin film absorbers. This thesis describes the fabrication of thin films of Cu2ZnSnS4 by nanoparticles printing followed by crystallization annealing. Different hydrothermal synthesis of nanoparticles have been developed, some in continuous flow reactor, for a development on a larger scale. The influence of the types of precursors and synthesis conditions on the particals chemical composition purity was evaluated. The behavior of colloidal dispersion is then characterized and three surface functionalization based on dodecanthiol, dodecyl pyrrolidone and sulfide anions are presented. These stabilizations allow the manufacture of inks deposited by inkjet and spray on molybdenum. The printed and dried layers are then annealed in sulfur atmosphere. Annealing of at least 120 minutes are required. However, the growth of the layers is heterogeneous when printed with the nanoparticles stabilized by dodecanethiol and dodecyl pyrrolidone. The presence of high carbon content, prooved by Raman spectroscopy, inhibits the growth of the material. Only thin film printed using purified nanoparticles stabilized by sulfide anions allow homogeneous growth of the material during annealing.

Cette thèse a pour but de contribuer à la mise au point et le développement, de plaques mono ou bipolaires composites pour piles à combustibles à membranes échangeuses de protons (ou PEMFC). Les plaques mono ou bipolaires (selon le type de refroidissement choisi) sont un élément essentiel au fonctionnement des piles car elles l’alimentent en gaz réactifs (hydrogène et oxygène de l’air), assurent la tenue mécanique des cellules, la séparation des compartiments anodique et cathodique, le collectage des électrons, et l’évacuation des « sous-produits » eau et chaleur. L’optimisation des propriétés physico-chimiques et mécaniques des plaques, et de leur procédé d’élaboration, permettra de rendre de ce fait la technologie pile à combustible plus accessible Après une étude bibliographique centrée sur les systèmes composites à taux de charges ou de renforts élevé et leurs propriétés physicochimiques, mécaniques et électriques, la 2ème phase sera axée sur une contribution à l’optimisation des formulations par des analyses morphologiques, physiques et physicochimiques pertinentes. La 3ème phase sera dédiée à l’analyse des plaques mono ou bipolaires après tests en piles afin de permettre des choix entre les différentes formulations ou procédés de mise en œuvre des plaques mono et bipolaires et dégager des paramètres pertinents reliés aux propriétés d’usage et à leur évolution au cours du temps en conditions réelles d’utilisation. / The objective of this work is to design carbon polymer composites for bipolar plates, with high and homogeneous electrical and mechanical properties. A method was designed in order to analyze the electrical conductivity homogeneity of the bipolar plates. Several designs of experiments were formulated after optimization of the most influencing formulation parameters on the use properties. This first step enhanced the use properties of the resulting materials, though insufficiently. The plates characterization showed highly heterogeneous and anisotropic use properties. The fabrication process conditions optimization (thermosets formulations) and the addition of an annealing step (thermoplastic formulations) then improved significantly the use properties and their homogeneity.

La formulation de médicaments regroupe des technologies innovantes où l'usage de matières premières naturelles émerge du fait de contraintes environnementales grandissantes. Les huiles végétales par exemple sont plébiscitées grâce à leurs propriétés remarquables en terme de solubilisation de principes actifs, de biocompatibilité et de biodégradabilité. Afin d'élargir leurs applications, notamment pour la libération prolongée de principes actifs, la solidification de ces huiles par réticulation a été envisagée à l'aide d'une chimie douce, c'est-à-dire respectueuse des principes de la chimie verte. La silice a été choisie pour réaliser la réticulation par réaction sol-gel d'huiles végétales et ainsi obtenir des matériaux hybrides inorganique/organique d'origine naturelle. L'étude a consisté à fonctionnaliser des huiles végétales à l'aide de précurseurs silylés en utilisant une chimie sans solvant ni catalyseur, pour obtenir des huiles réticulables par voie sol-gel. Deux voies chimiques de fonctionnalisation ont été employées. La première, difficilement contrôlable, été basée sur une réaction époxy-amine où des huiles de lin ou de soja époxydées ont été utilisées. La seconde reposait sur la valorisation d'huile de ricin porteuse d'un groupement hydroxyle via une réaction hydroxy-isocyanate. Les excellents résultats obtenus ont permis de poursuivre l'étude par la formulation de l'huile de ricin silylée grâce à un nouveau procédé d'émulsion huile/eau thermo-stabilisée. Simple et robuste, ce procédé a rendu possible de façon concomitante la mise en forme et la solidification de microparticules hybrides. Les microparticules présentent des distributions de taille homogènes (20 à 200 µm), sont sphériques et capables de piéger des molécules lipophiles. Ainsi une molécule modèle, a été encapsulé avec des rendements très satisfaisants et sa libération a été totale après 8h en milieu physiologiques simulé. En modifiant la composition des microparticules (ratio inorganique / organique), il a été possible de prolonger les cinétiques de libération et de réduire significativement « l’effet burst ». La biocompatibilité de ces microparticules a été démontrée in vitro. Enfin dans l’optique de correctement caractériser la réaction sol-gel, différentes techniques analytiques ont été explorées pour l’étude in situ de la réticulation et l’identification d’un catalyseur biocompatible. Ces travaux ont permis de détailler les mécanismes des réactions d’hydrolyse et de polycondensation et ont ouvert la voie à un meilleur contrôle des cinétiques de réticulation des microparticules. De plus, il est apparu que la maîtrise de cette réaction semble être indispensable afin d'obtenir des objets "stabilisés " aux propriétés identiques et aux cinétiques de libération reproductibles. En conclusion, il a été démontré que la chimie sol-gel appliquée aux huiles naturelles offre des possibilités d’innovation en formulation galénique tout en respectant les contraintes environnementales et de santé et a permis le développement de matériaux originaux aux propriétés modulables. / Drug formulation is gathering innovative technologies where the use of natural products for the preparation of drug delivery systems is getting more and more considerations because of environmental concerns. For instance, vegetable oils get increasingly used because of their outstanding properties in terms of drug solubilization, biocompatibility and biodegradability. For expanding their application, to drug sustained-release for instance, oils have to be hardened under mild conditions with respect to green chemistry principals. The silica condensation was therefore chosen as cross-linking reaction by the mean the sol-gel reaction which when applied to vegetable oils led to biosourced hybrid organic/inorganic materials. To do so, oils were functionalized with alkoxysilanes precursors without solvent nor catalyst in order to obtain cross-linkable systems. Two chemical paths were studied. The first one, based on an epoxy-amine reaction between epoxydized linseed or soybean oils and the alkoxysilane precursor ended up with an uncontrolled reaction and a triglyceride disruption. The second, used castor oil as an hydroxylated raw material and was based on the hydroxy-isocyanate reaction. Valuable results were obtained and this silylated oil was formulated thanks to a new oil/water thermo-stabilized emulsion process. Simple and robust, this process allowed to simultaneously shape and harden hybrid microparticles. Ranging between 20 and 200 µm in diameter, hybrid microparticles were spherical, homogeneously distributed and were capable of entrapping and releasing lipophilic molecules. As a model, ibuprofen was efficiently encapsulated and was fully released over 8 hours in a simulated buffer. Furthermore, by changing the composition of hybrid microparticles (inorganic/organic ratio), it was also possible to extend release kinetics and significantly reduce the burst effect. Then, biocompatibility of those hybrid microparticles was demonstrated in vitro and an innovative study of the cross-linking reaction was performed. This study aimed to properly understand hydrolysis and polycondensation mechanisms and took the form of an in situ the sol-gel reaction monitoring. It allowed to identify an alternative biocompatible catalysts and gave an insight on how those reactions can be controlled to reach “stabilized" hybrids with constant properties and exhibiting robust and reproducible drug sustained-releases. Finally, it has been demonstrated that the sol-gel chemistry applied to vegetable oils for the synthesis of original and tunable hybrid materials with concerns to environmental and health issues, opened the gate towards innovations in drug formulation.

Le contexte de cette étude est l’optimisation de la combustion turbulente prémélangée de syngaz pour la production propre d’énergie. Un brûleur CH4/air de type bec Bunsen avec forçage turbulent multi-échelles produit par un système de trois grilles, est simulé numériquement par différentes techniques de simulation des grandes échelles (SGE), et les résultats sont comparés à l’expérience. On a développé et appliqué une formulation bas-Mach du solveur Navier-Stokes basé sur différents schémas numériques, allant des différences finies centrées d’ordre 4 à des versions avancées des schémas WENO d’ordre 5. La méthodologie est évaluée sur une série de cas-tests classiques (flamme laminaire 1D prémélangée, turbulence homogène et isotrope en auto-amortissement), et sur des simulations 2D de la flamme turbulente prémélangée expérimentale. Les SGE implicites (ILES), i.e. sans aucune modélisation sous-maille, et explicites avec le modèle de flamme épaissie et un modèle de plissement sous-maille nouvellement élaboré (TFLES), sont appliquées à la simulation 3D du brûleur expérimental. Les résultats montrent que l’approche TFLES avec un schéma d’ordre élevé à faible dissipation numérique prédit correctement la longueur de la flamme et la densité de surface de flamme. La SGE implicite avec un schéma WENO avancé produit une flamme trop courte mais réaliste à condition que la taille de la maille soit de l’ordre de l’épaisseur de flamme laminaire. La représentation des interactions flamme/turbulence est néanmoins très différente entre TFLES et ILES. / The context of this study is the optimization of premixed turbulent combustion of syngas for clean energy production. A Bunsen-type CH4/air turbulent premixed burner with a multi-scale grid generator is simulated with different Large Eddy Simulation (LES) strategies and compared to experimental results. A low-Mach formulation of a compressible Navier-Stokes solver based on different numerical methods, ranging from 4th order central finite difference to 5th order advanced WENO schemes, is developed and applied. Classical test cases (1D laminar premixed flame, decaying HIT), and 2D simulations of the turbulent premixed flame are performed to assess the numerical methodology. Implicit LES (ILES), i.e. LES without any explicit subgrid modeling, and explicit LES with the Thickened Flame model and subgrid scale flame wrinkling modelling (TFLES) are applied to simulate numerically the 3D experimental burner. Results show that TFLES with a high-order low dissipation scheme predicts quite well the experimental flame length and flame surface density. ILES with advanced WENO schemes produces a slightly shorter although realistic flame provided the grid spacing is of order of the laminar flame thickness. The representation of flame/turbulence interactions in TFLES and ILES are however quite different.