Ce travail de thèse s'inscrit dans le cadre de la recherche de nouvelles formulations verrières pour le conditionnement des produits de fission et actinides mineurs (PFA). Il s'agit d'étudier une composition de verre dans le domaine peralumineux (défaut de compensateurs de charge en alcalins et alcalino-terreux par rapport à l'aluminium) présentant un taux de charge au moins équivalent à celui du verre R7T7 (18,5 % mass. PFA) et de statuer sur la potentialité de ces matrices vitreuses comme matrice de conditionnement. La première partie de cette étude évalue les propriétés physico-chimiques de verres peralumineux complexes en fonction de la teneur en PFA (de 18,5 à 32 % mass.) afin de vérifier leur adéquation avec le cahier des charges prédéfini. La très faible tendance à la cristallisation de ces matrices pour des teneurs en PFA allant jusqu'à 22,5 % massiques ainsi que l'excellente durabilité chimique observée jusqu'à présent sont des atouts indéniables. La seconde partie de l'étude apporte des informations sur l'incorporation des terres rares dans des verres de composition simplifiée du système SiO2-B2O3-Al2O3-Na2O-CaO-TR2O3 (TR=Nd ou La). L'homogénéité et la tendance à la dévitrification des verres sont étudiés à l'échelle micrométrique (DRX, MEB) et nanométrique (MET) et la spectroscopie RMN (MAS, MQMAS, REDOR, HMQC, DHMQC), combinée à la spectroscopie d'absorption optique du néodyme, se révèle un outil puissant pour mettre en évidence le rôle structural de la terre rare vis-à-vis de l'aluminium et décrire de façon précise l'organisation du réseau vitreux peralumineux. L'homogénéité des matrices sur une large gamme de composition et des données structurales inédites sur l'organisation du réseau vitreux à fortes teneurs en terres ont ainsi pu être mis en évidence.

Le présent travail de thèse s'inscrit dans le cadre de la mise au point d'un nouveau procédé de fusion d'oxydes dans un four chauffé par induction. Le procédé étudié met en jeu des fortes interactions entre des phénomènes électromagnétique, thermique et hydrodynamique dans un milieu fluide aux propriétés physiques fortement dépendantes de la température. L'objectif de la thèse est de modéliser le procédé en couplant étroitement le chauffage par effet Joule, le brassage mécanique et la vidange du four. La modélisation de l'évolution temporelle de l'interface entre le verre et l'air lors de vidange du creuset froid a été réalisée. S'agissant de la méthodologie, nous avons choisi de coupler deux logiciels : Flux® pour le calcul électromagnétique et Fluent® pour la thermo-hydraulique. L'évolution de la surface libre a été traitée par la méthode multiphasique " Volume-Of-Fluid - VOF ", et l'agitation mécanique par les modèles " Moving Reference Frame " et " Sliding Mesh ". Nous avons d'abord considéré la vidange sans agitation mécanique d'une cuve remplie d'une huile silicone de haute viscosité. Ce modèle initial prend en compte des études de similitude hydraulique entre l'huile silicone et le verre. Puis nous avons superposé l'écoulement forcé crée par un agitateur mécanique et les phénomènes électromagnétique et thermique afin modéliser l'écoulement du bain de verre fondu. Le modèle final permet de fournir de diverses grandeurs, notamment des estimations pour le temps de vidange, le flux thermique et l'évolution temporelle du débit massique et de la température dans le four.

Diss.--Fachbereich Geschichtswissenschaften--Berlin--Freie Universität, 1990.

La compréhension du mécanisme de la formation du verre est l'un des importants problèmes ouverts en recherche sur la matière condensée. De nombreuses questions restent sans réponse, en raison d'une énorme augmentation des temps de relaxation pendant le processus de refroidissement qui ne permet pas l'exploration des propriétés d'équilibre des liquides surfondus à très basses températures. Les simulations numériques des liquides surfondus sont actuellement en mesure d'atteindre l'équilibre à des températures comparables à la température du crossover de la théorie de couplages de modes, qui est bien supérieure à la température de transition vitreuse expérimentale. En conséquence, les simulations plus lentes que les expériences pour équilibrer un liquide surfondu par un facteur d'environ huit ordres de grandeur. Les progrès réalisés pour combler cet écart ont été lents et résultent essentiellement d'améliorations de l'architecture des ordinateurs. Dans cette thèse, nous résolvons en partie le problème de la thermalisation à basse température de liquides surfondus dans des simulations numériques. Nous combinons l'utilisation d'un algorithme Monte Carlo, connu sous le nom d'algorithme de swap, avec la conception de nouveaux modèles de formateurs de verre. Nous examinons systématiquement des nombreux systèmes, à la fois des mélanges discrets de particules, ainsi que des systèmes a polydispersité continue. Nous discutons le rôle que la polydispersité et la forme du potentiel entre particules jouent pour éviter la cristallisation et parvenir efficacement à des régimes de température inexplorés. De plus, nous étudions les processus dynamiques à l’œuvre pendant une simulation de swap Monte Carlo. Nous démontrons que, dans certains cas, notre technique permet de produire des configurations équilibrées à des températures inaccessibles même dans des expériences. Dans ce régime de température complètement nouveau, nous examinons plusieurs questions ouvertes concernant la physique de la transition vitreuse. Nous montrons qu'un fluide de sphères dures peut être équilibré jusqu'à la densité critique du jamming, et même au-delà. Nous mesurons l'entropie configurationelle dans un liquide refroidi à très basse température. Nous mettons en évidence une forte dépendance dimensionnelle, qui suggère l'existence d'une transition vitreuse idéale à une température finie en trois dimensions et à son absence en deux dimensions. Nous détectons l'augmentation de l'ordre amorphe quantifié par une longueur statique point-to-set pendant la formation du verre. Nous mesurons les exposants critiques introduits dans la théorie de champ moyen des verres beaucoup plus proche de la température critique prédite dans la théorie. Enfin, nous révélons l'absence de transition géométrique caractérisant le paysage d’énergie potentiel au travers de la température du crossover de la théorie de couplages de modes.Les modèles et les algorithmes développés dans cette thèse déplacent les études des liquides surfoundus vers un territoire entièrement nouveau, en réduisant l'écart entre la théorie et les expériences, ce qui nous amène plus proche de la solution du problème de la transition vitreuse. / Understanding the mechanisms that lead to glass formation is one of the open problems for the condensed matter research. Numerous questions remain unanswered, because the tremendous increase of relaxation times during the cooling process prevents the exploration of equilibrium properties of supercooled liquids at very low temperature. Computer simulations of glass-forming liquids are nowadays able to reach equilibrium at temperatures comparable to the Mode-Coupling crossover temperature, which is well above the experimental glass transition temperature. As a consequence, simulations lag eight orders of magnitude behind experiments in terms of equilibration times. Progress to close this gap has been slow, and stems mostly from hardware improvements.In this thesis we make an important step to close this gap. We combine the use of a Monte Carlo algorithm, known as the swap algorithm, with the design of novel glass-forming models. We systematically test numerous models using both discrete mixtures and polydisperse systems. We discuss the role that polydispersity and particle softness play in avoiding crystallization and in efficiently reaching previously unexplored regimes. We study the dynamical processes taking place during swap Monte Carlo simulations. We demonstrate that in some cases our technique is able to produce thermalized configurations at temperatures inaccessible even by experiments.In this newly accessible regime, we investigate some open questions concerning the glass transition. We show that a hard sphere fluid can be equilibrated at, and even beyond, the jamming packing fraction. We measure the configurational entropy in extremely supercooled liquid, finding a strong dimensional dependence that supports, on the one hand, the existence of an ideal glass transition at a finite temperature in three dimensions and, on the other hand, its absence in two dimensions. We detect the increase of amorphous order quantified through a static point-to-set length throughout the glass formation. We measure the critical exponents introduced in the mean-field theory of glasses much closer to the supposed ideal glass transition. Finally, we reveal the absence of a sharp geometric transition in the potential energy landscape across the Mode-Coupling crossover.The models and the algorithms developed in this thesis shift the computational studies of glass-forming liquids to an entirely new territory, which should help to close the gap between theory and experiments, and get us closer to solve the long-standing problem of the glass transition.

Améliorer la stabilité de l’interface dentine adhésif est primordial si on veut prolonger la durée de vie et la longévité des restaurations en composite. La reminéralisation utilisant des matériaux relarguant des ions semble etre une approche prometteuse pour protéger la couche hybride de la dégradation hydrolytique et enzymatique. Les verres bioactifs mésoporeux (MBG) présentent des caractéristiques de surface intéressantes qui permettent de les utiliser comme charges au sein de l’adhésif qui favorisent d’une part la reminéralisation par la libération d’ions, d’autre part la fonctionnalisation des pores par des médicaments antibactériens. Ces caractéristiques permettent de lutter contre la reprise de carie. Le présent travail porte sur la synthèse et l'évaluation de nouveaux MBG pouvant être utilisés comme charges dans les adhésifs dentaires. Les MBG ont été préparés dans un système sol-gel à base d'acétate avec des précurseurs industriellement sûrs et non toxiques. Les MBG préparés à grande échelle (50g) offrent des caractéristiques de surface améliorées par rapport aux MBG à petite échelle (10g). L'étude de l'influence des modificateurs de réseau (CaO: Na2O) sur les caractéristiques de surface des MBG a révélé que la porosité était influencée par la teneur en CaO dans la composition. Une surface spécifique très élevée (535 m2g-1) et un volume de pores (0,33 cm3) ont été atteints dans le MBG avec la plus forte teneur en CaO. Par la suite, l'ordre de l'effet d'addition des précurseurs sur les caractéristiques de surface des MBG a été étudié. En maintenant la composition fixée et en faisant varier l'ordre d'addition du précurseur pendant la synthèse sol-gel, on a obtenu une augmentation de 1,5 fois du volume des pores et une diminution de 1,2 fois de la taille moyenne des pores. La méthode démontrée est une voie simple et directe pour améliorer la porosité et l'homogénéité des MBG. De plus, la modulation de la taille moyenne des pores pour une composition fixe est également utile pour une éventuelle application d’administration de médicament. En ce qui concerne la bioactivité, les charges de MBG ayant la plus forte teneur en CaO ont augmenté le précipité de phosphate de calcium dans le SBF après 7 jours, par opposition au MBG avec une teneur élevée en Na2O. De plus, tous les échantillons testés étaient non cytotoxiques pour les fibroblastes gingivaux humains (HGF) in vitro. De manière positive, les MBG traités à basse température ont significativement augmenté l'activité métabolique des HGF. Le broyage à boulets a été utilisé pour réduire la taille des particules primaires de MBG à moins de 3 µm. Le fraisage a visiblement eu un effet néfaste sur la porosité des charges MBG. Néanmoins, une certaine porosité est restée. L'adhésif commercial a été mélangé avec 3, 10, 20 et 30% en poids de charge MBG. L'adhésif rempli de MBG jusqu'à 10% en poids de charge a une viscosité fluide compatible avec l’application d'un adhésif. Le MBG ainsi développé avec une haute porosité et un contenu en CaO représentent des charges prometteuses pour des futures applications en dentisterie restaurative et régénérative / Improving the stability of adhesive dentin interface is crucial to extend the longevity of composite restorations. Remineralization through use of ion releasing materials is a promising approach to protect the hybrid layer from hydrolytic and enzymatic degradation. Mesoporous bioactive glasses (MBGs) offer attractive surface features (enhanced surface area and porosity) to use them as fillers in dental adhesives to promote remineralization through ions release. Moreover, the functionalization of pores with antibacterial drugs is a good way to combat secondary caries. The present work focused on the synthesis and evaluation of novel MBGs suitable to be used as fillers in dental adhesives. The MBGs were prepared in an acetate based sol-gel system with industrially safe and non-toxic precursors. MBGs prepared in large scale (50g) offered enhanced surface characteristics in comparison to small scale (10g) MBGs. The investigation on the influence of network modifiers (CaO:Na2O) on the surface characteristics of MBGs revealed that the porosity was driven by CaO content in the composition. Notable, very high surface area (535m2g-1) and pore volume (0.33cm3g-1) was attained in the MBG with highest CaO content. Next, the order of precursor addition effect on the surface characteristics of MBGs has been studied. By Keeping the composition fixed and varying the order of precursor addition during sol-gel synthesis a doubling of surface area, 1.5 times increase in pore volume and 1.2 times decrease in mean pore size was obtained. The demonstrated method is a simple and straightforward route to improve the porosity and homogeneity of MBGs. Furthermore, modulation of mean pore size for a fixed composition is also useful to tailor the pores of the fillers for drug delivery application. With regards to bioactivity, the MBG fillers with highest CaO content had increased calcium phosphate precipitate in SBF after 7 days as opposed to MBG with high Na2O content. Furthermore, all tested samples were non-cytotoxic to Human Gingival Fibroblasts (HGFs) in vitro. Positively, MBGs treated at lower temperature significantly enhanced the metabolic activity of HGFs. Ball milling was employed to reduce the primary particle size of MBG to less than 3μm. Milling seemingly had an adverse effect on the porosity of the MBG filler. Nevertheless, some porosity remained. The commercial adhesive was mixed with 3, 10, 20 and 30 weight percentage of MBG filler. MBG filled adhesive up to10 weight percent filler content had flowable viscosity suitable for adhesive application. The developed MBG with high porosity and CaO content appears as a new step in the development of dental adhesives and also other bioactive dental materials

L'absence de structure cristalline dans les verres métalliques tendrait à suggérer qu'aucun effet d'échelle sur leur comportement mécanique ne pourrait exister. Cependant, la diminution de la taille des éprouvettes de verre métallique, principalement solliciter en micro-compression sur des micro-pilliers usiné au FIB à partir de BMG révèlent une transition entre des mécanismes de déformation localisés dans des bandes de cisaillement pour des échelles supérieures à 400 nm et des mécanismes qui présentent des déformations homogènes en dessous de 400 nm. Des interrogations demeurent cependant sur l'impact des procédés d'élaboration des échantillons. Dans cette thèse, on s'intéresse à une autre voie de caractérisation des effets d'échelle sur le comportement mécanique des verres métalliques par l'élaboration et la caractérisation d'éprouvettes obtenues par des procédés de microélectronique dans des films minces de verre métallique de différentes épaisseurs, sans recours à de l'usinage FIB. La structure amorphe et la composition des dépôts réalisés par MS-PVD ont été confirmées par des analyses DRX et MET. L'homogénéité des dépôts entre les différentes épaisseurs a été confirmée par l'invariance du module de Young et du module de cisaillement déterminé par diffusion Brillouin sur chaque épaisseur. Des mesures de nano indentation ont cependant révélé une diminution de la dureté, une augmentation du module de compressibilité et du coefficient de Poisson avec l'augmentation de l'épaisseur des films. L'observation des déformations d'éprouvettes de flexion et des empreintes en nano indentation confirme l'existence d'une taille critique d'éprouvette. Les relations entre les différentes propriétés mécaniques et les observations sur les effets d'échelle sont discutées à partir du modèle des STZ et d'une loi de comportement élasto-plastique parfaite pour toutes les épaisseurs. / The lack of cristalline structure in metallic glasses suggests that no mechanical size effect could be expected. However, if the sample size decreases, a transition around 400 nm in size between deformations localized in shear band and homogeneous deformations was observed mainly on micropillars machined by FIB. But there are still a few questions which remained unanswered on elaboration process and their influence on amorphous structure with the size decreasing. This thesis deals with on a new way to characterize the size effect on the mechanical behaviour of metallic glasses. Metallic glasses thin films were elaborated by MS-PVD and mechanical samples were designed thanks to microelectronic process. Homogeneity of the amorphous structure and of the composition were determined by XRD and TEM. Elastic constant such as Young modulus and shear modulus obtained by Brillouin scattering analysis are also steady whatever the thicknesses. Nevertheless, nano indentation measures showed that Poisson ratio and Bulk modulus increase when the thin films thicknesses increase. Deformations observed on nano bending sample and imprints in nano indentation show also a transition between homogeneous deformation and deformations with shear bands. The origins of these transitions between the mechanical properties are discussed from a elastic perfectly plastic model and the Shear Transition Zone model.

Ce travail de thèse s’inscrit dans le cadre de la recherche de nouvelles formulations verrières pour le conditionnement des produits de fission et actinides mineurs (PFA). Il s’agit d’étudier une composition de verre dans le domaine peralumineux (défaut de compensateurs de charge en alcalins et alcalino-terreux par rapport à l’aluminium) présentant un taux de charge au moins équivalent à celui du verre R7T7 (18,5 % mass. PFA) et de statuer sur la potentialité de ces matrices vitreuses comme matrice de conditionnement. La première partie de cette étude évalue les propriétés physico-chimiques de verres peralumineux complexes en fonction de la teneur en PFA (de 18,5 à 32 % mass.) afin de vérifier leur adéquation avec le cahier des charges prédéfini. La très faible tendance à la cristallisation de ces matrices pour des teneurs en PFA allant jusqu’à 22,5 % massiques ainsi que l’excellente durabilité chimique observée jusqu’à présent sont des atouts indéniables. La seconde partie de l’étude apporte des informations sur l’incorporation des terres rares dans des verres de composition simplifiée du système SiO2-B2O3-Al2O3-Na2O-CaO-TR2O3 (TR=Nd ou La). L’homogénéité et la tendance à la dévitrification des verres sont étudiés à l’échelle micrométrique (DRX, MEB) et nanométrique (MET) et la spectroscopie RMN (MAS, MQMAS, REDOR, HMQC, DHMQC), combinée à la spectroscopie d’absorption optique du néodyme, se révèle un outil puissant pour mettre en évidence le rôle structural de la terre rare vis-à-vis de l’aluminium et décrire de façon précise l’organisation du réseau vitreux peralumineux. L’homogénéité des matrices sur une large gamme de composition et des données structurales inédites sur l’organisation du réseau vitreux à fortes teneurs en terres ont ainsi pu être mis en évidence. / In this work, peraluminous glasses (lack of alkaline and alkaline earth ions regarding aluminum) are under study to assess the potentiality of these matrices to confine fission products and minor actinides (FPA) at higher rate than current R7T7 glass (18,5 wt % FPA). The first part of this work aims at studying the physical and chemical properties of complex peraluminous glasses containing increasing FPA rate (18.5 to 32 wt %) to compare them with the specifications. The very low crystallization tendency of complex glasses containing up to 22.5 wt % as well as the very good chemical durability observed are major assets. The other part focuses on the lanthanides incorporation in simplified glass compositions in the SiO2-B2O3-Al2O3-Na2OCaO- Ln2O3 system (Ln = Nd or La). The glass homogeneity and devitrification tendency are investigated at different scales by XRD, SEM, TEM and structural techniques such as NMR (MAS, MQMAS, REDOR, HMQC, DHMQC) and neodymium optical spectroscopy that appear very powerful to determine the lanthanides structural role regarding aluminum and describe more precisely the structural organization of peraluminous network, as still unknown in such systems. The glass homogeneity was demonstrated in a large composition domain and new structural data were put in evidence at high lanthanides content.

L'étude du verre, entre Anse et Mâcon, dans le cadre d'un mémoire de master, avait mis en avant ses origines diverses et l’approvisionnement complexe des sites de consommation de la basse vallée de la Saône. Ces conclusions appelaient à élargir l'étude de ce mobilier à l'ensemble de la Gaule du Centre-Est. Carrefour de voies fluviales et terrestres de première importance, cette région apparaît comme un point névralgique et une plaque tournante des échanges et du commerce en Gaule. Située à la croisée de plusieurs zones productrices d'objets en verre, elle reçoit aussi bien les produits de l'aire méditerranéenne, par le Rhône, que ceux des provinces septentrionales, par la Saône, ou ceux de l'Italie du Nord, par les voies traversant les Alpes. Outre sa position extrêmement perméable aux importations, les recherches de ces dernières années ont permis de mettre au jour plusieurs ateliers de verriers, à Lyon, Aoste et Autun, attestant d'une production locale, bien implantée à partir du milieu du Ier s. de n. è. L'inventaire réalisé pour cette étude a révélé de nouveaux indices d'artisanat, à Clermont-Ferrand et Saint-Romain-de-Jalionas. Leur production est cependant totalement inconnue. La reprise du mobilier des ateliers d'Autun et de celui, tardif, de la rue des Colonnes, à Vienne, n'ayant pas permis de déterminer leur production, seule, celle des ateliers lyonnais fournit une base comparative. Mais, s'il existe des points communs entre les formes fabriquées par ces derniers et celles mises au jour sur les sites de la région alentour, des divergences importantes mènent à penser que la production d'un atelier n'était pas, a priori, totalement destinée au marché local. L'analyse du mobilier en verre révèle, au contraire, un approvisionnement complexe, composé de productions locales, ou supposées telles, et d'importations à moyenne (Italie du Nord, Narbonnaise, Côte atlantique, Nord de la France) ou longue distance (Orient, Rhénanie, Mer Noire). Ces origines diverses, non seulement se mêlent au sein des mêmes contextes, mais évoluent au cours du temps. Outre la production, la circulation et le commerce du verre, cette thèse a permis d’aborder les aspects fonctionnels et sociologiques que révèle son usage, soit au regard d’autres matériaux, comme la céramique ou le métal, soit au sein du mobilier en verre lui-même, à travers les catégories morpho-fonctionnelles qu’il adopte. La comparaison entre les matériaux s'est avérée souvent impossible en raison des écueils méthodologiques, dus soit aux contraintes archéologiques, soit à celles liés au matériau lui-même. A contrario, la répartition du mobilier en verre selon ses fonctions et son contexte a montré assez peu de variations, malgré la large gamme d'usage qu'il présente. Que l'on soit dans une riche domus, une villa ou un quartier artisanal aux habitats modestes, la vaisselle en verre est le plus souvent commune et dévolue principalement au service de table. Les thermes ont livré une répartition similaire, le nombre de flacons dits « à parfums » n'étant que trop peu supérieur pour être significatif. La seule différence notable, observée dans ce contexte est la présence accrue de fragments de vitre. Les deux nécropoles étudiées ont fourni une quantité certes plus importante de balsamaires, mais sans atteindre les proportions de certaines zones funéraires, notamment lyonnaises. Enfin, l'examen du mobilier en fonction des contextes ouvre des réflexions sur l'intégration du verre au vaisselier, entre le IIe s. av. et le début du Ier s. de n. è. L'étude du mobilier de Vienne et de deux villages proches, à Saint-Laurent-d'Agny et Saint-Romain-de-Jalionas, révèle, pour des contextes comparables, de fortes divergences dans la présence du verre. En contexte urbain, les productions dites « précoces » sont bien attestées, tandis que dans les deux contextes ruraux, pourtant aisés et en apparence romanisés dans leur architecture, la vaisselle en verre y est soit très anecdotique, soit absente. / The glass study between Anse and Macon, as part of a master's thesis, had put in front various origins and complex supply in consumer sites in the lower Saône valley. These findings called to extend the study of glass to the whole East Central Gaul. Intersection of primary importance rivers and land routes, this region appears as a focal point and a hub of trade and commerce in Gaul. Located at the crossroads of several producing glassware areas, it also receives many products in the Mediterranean area, through the Rhone, as the northern provinces, through the Saône, or Northern Italy, by routes through the Alps. In addition to its highly permeable import position, the recent research discovered several glass workshops in Lyon, Aoste and Autun, attesting to local production in the first century.This study revealed new craft indices in Clermont-Ferrand and Saint-Romain-de-Jalionas. Their production, however, is completely unknown like those of workshops of Autun and Vienne. Alone those of Lyon workshops provide a comparative basis. But if there are common point, we notice some oppositions which lead to believe that the production of a workshop was not totally for the local market. Analysis of glasses reveals, on the contrary, a complex supply consisting of local productions and imports average distance ( northern Italy, Narbonne, Atlantic Coast , Northern France ) or long one ( East , Rhineland , Black Sea ). These various origins mingle not only in the same contexts but evolve over time.In addition to the production, distribution and trade of glass, this thesis is interested in the functional and sociological aspects that reveals its use, in relation to other materials, such as ceramic or metal, or within the glass itself, through the morpho - functional classes it adopts. The comparison between the materials has been often impossible because of methodological pitfalls, due to archaeological constraints or those related to the material itself. In contrast , the distribution of glass according to its functions and context showed relatively little variation, despite the wide range of use it offers.Whether you are in a rich domus , villa or a artisan district with modest habitats, glassware is the most often common and devoted mainly serving table. The baths have delivered a similar distribution , as the number of perfume bottles is too few to be significant. The only significant difference observed in this context is the increased presence of fragments of glass windows. Both cemeteries studied provided an admittedly larger amount of perfume bottles but without reaching the proportions of certain burial sites, like in Lyon.Finally, glass studies based on contexts open reflections on the integration of glass between the second century BC and the beginning of the first century AD. The glass study in Vienna and two Villae in Saint-Laurent-d'Agny and Saint-Romain-de-Jalionas reveals, for comparable context, strong differences in the presence of glass. In urban context, early productions are well documented, whereas in both rural contexts, romanized in appearance in their architecture, the glassware is very anecdotal or absent.

Ce mémoire présente une étude expérimentale et numérique sur le crissement du contact verre/élastomère lubrifié à l’eau, avec pour application le bruit des essuie-glaces. Le crissement provient d’une vibration auto-entretenue de l’échantillon d’élastomère sur l’un de ses modes. Des expériences menées à vitesse stabilisée montrent qu’il existe trois régimes de frottement. À basses vitesses, le frottement est constant et élevé malgré le lubrifiant : c’est le régime limite. À hautes vitesses, la formation d’un film hydrodynamique assure un frottement faible. La transition a lieu à des vitesses intermédiaires où le frottement décroît fortement avec la vitesse de glissement : c’est le régime mixte. On observe que la vibration auto-entretenue n’apparaît que durant le régime mixte. Un modèle masse-ressort-amortisseur à un degré de liberté permet de rendre compte de ces observations : le système est instable lorsque la pente du coefficient de frottement avec la vitesse est négative et supérieure à un seuil relié à l’amortissement interne de l’élastomère. L’instabilité est de type stick-slip et son apparition est bien prédite quantitativement par ce critère de stabilité. Le mécanisme générant l’instabilité est donc d’origine tribologique et sa compréhension requiert un examen approfondi du contact au cours de la transition. Les observations directes du contact par microscopie montrent que le contact élastomère/verre lubrifié est hétérogène et composé d’une multitude de spots. On divise le contact en trois familles : les spots de contact sec (sans aucun film d’eau entre l’élastomère et le verre), le contact intermédiaire caractérisé par un mince film d’eau entre l’élastomère et le verre, et une zone totalement lubrifiée. On propose une loi de frottement de type additive prenant en compte la contribution de ces trois familles. La composante de frottement sec est proportionnelle à l’aire des spots secs. Une composante d’origine capillaire, causée par la présence de ponts capillaires dans le contact, est proportionnelle au périmètre du contact intermédiaire. La composante hydrodynamique est toujours négligeable. / This thesis presents a study about the squeal noise induced by a lubricated elastomer/glass contact. The industrial application of this work, based on experimental and numerical approaches, is the wiper blade squeal noise. The hearing squeal noise is caused by a self-induced vibration of the elastomer sampled on one of its mode. Experiments produced for different sliding speeds reveal three regimes of friction. At low speeds, friction coefficient is constant and high : this is the boundary regime. For high speeds, the forming of an hydrodynamic film between the elastomer and the glass induces a low friction coefficient. The transition occurs for intermediate speeds for which the friction strongly decreases with the sliding speed : this is the mixed regime. One observes that the self-induced vibration is present only during the mixed regime. A model, based on a single degree-of-freedom mass-spring-damper oscillator submitted to a velocity-dependent frictional force, allows to understand these observations : the system is unstable when the variation of the friction coefficient according to the sliding velocity is negative and higher than a threshold depending on the elastomer intrinsic material damping. The instability is stick-slip kind, and its occurrence is well predicted using this stability criterion. Thus the origin of the instability is tribological and its full understanding needs the consideration of the contact evolution during the transition. Direct contact observations by microscope show that the lubricated elastomer/glass contact is heterogenous and composed of a multitude of spots. The contact is divided in three families : dry contact spots (without any lubricated water film between elastomer and glass), the intermediate contact defined by a thin film layer between elastomer and glass, and a totally lubricated zone. Using these three kinds of contact spots, an additive friction law is established. Friction component associated with dry contact depends on dry spots area. Intermediate contact generates capillary force, caused by the presence of capillary bridges in the contact. The associated force depends on the intermediate contact perimeter. The hydrodynamic component is always negligible.

L'objectif de cette thèse est l'étude de la population de bulles générée entre deux morceaux de verre mis en contact et portés à 1100 °C sans matières premières. Comprendre la transition gaz dissous/gaz est un sujet scientifique majeur, par ailleurs les bulles sont le principal défaut dans les verres industriels et la quantité de verre recyclé introduite dans les fours est destinée à augmenter. Nous étudions la vie d'une bulle de sa nucléation à sa remontée dans le verre fondu en passant par sa croissance. Nous montrons que la nucléation homogène n'existe pas dans un verre car les réactions chimiques ne génèrent pas les sursaturations suffisantes. L'écoulement du verre après la transition vitreuse enferme des poches de gaz qui sont les précurseurs naturels des bulles. Nous modélisons la sursaturation à l'interface entre deux verres et montrons son influence sur le nombre de nuclei stables qui forment des bulles. Nous modélisons la dynamique de croissance des bulles en utilisant la même caractérisation de l'état d'oxydation que pour la nucléation. Nous constatons que la croissance des bulles à l'interface entre un verre réduit et un verre oxydé est plus rapide que celle des bulles situées dans un verre oxydé seul. Nous attribuons cette accélération à l'interaction entre les verres qui décale l'équilibre du soufre vers la formation de SO2 gazeux. Pour finir, nous présentons un montage expérimental qui permet de mesurer des champs de vitesse dans du verre grâce à l'utilisation de rayons X et à un algorithme de flot optique. Cette mesure permet d'évaluer la capacité d'une population de bulles à favoriser le mélange du verre au début de la fusion. / This thesis focuses on the bubbles population that appears between two glass pieces when heated at 1100 °C without any reactive raw materials. Understanding the mechanisms involved in the transition from dissolved gas to gas is still a fundamental issue of materials science. Industrially, bubbles are the major sources of defects in the final glass product and the amount of recycled glass introduced in glass furnaces will likely increase.We have studied the life of a bubble at different times, from its creation to its growth behavior, and to its rise in the molten glass. We show that homogeneous nucleation cannot exist in molten glass because chemical reactions are not able to generate the needed supersaturations by themselves. Thus, right after glass transition, glass flow is responsible for the entrapment of gas pockets, which then become natural precursors of bubbles.We model the supersaturation at the interface between two glasses, and we show its influence over the number of stable nuclei that can form bubbles.We also model the growth dynamic by using the same characterization of glasses' oxidation states than for nucleation. We experimentally show that bubbles located at the interface between a reduced glass and an oxidized glass grow faster than bubbles located in an oxidized glass only. The main effect of the interaction between the two glasses is to move the sulfur equilibrium towards the formation of gaseous SO2.Finally, using X-rays and an optical flow algorithm, we present a new experimental setup which measure velocity fields in an opaque medium to assess bubbles ability to promote glass mixing.