With the constantly evolving displayer technology, the liquid crystal displayer (LCD) has become widely utilized on the market. As a result, the demand for high-performance LCDs is on the rise. In addition to the color quality and contrast ratio, the brightness of a LCD is also an important issue in LCD applications. Since light source of the LCD depends on the backlight module, it is important to develop efficient a backlight module to improve the brightness of the LCD. The light guide plate (LGP), which makes use of our previously proposed step micro-structure, has two problems. The first is that the thickness limits the dimension of the LGP. The other is that the complex manufacturing process is not suitable for mass-production. Due to these difficulties, we proposed a new design containing periodic trapezoid micro-structures. The periodic micro-structures can be easily fabricated by the ejection-set process. In addition, the dimension of the LGP will not be limited by this new design. In this thesis, we will analyze the performance of our proposed structure and discuss the factors which might affect the output light intensity of the LGP. We made a few dozen prototyping LGPs and measured the output brightness of produced by these periodic micro-structures. The apparent transparent nature of our proposed LGPs is due to the fact that the dimension of the micro-structure is close to the wavelength. Thus the applications of the new LGPs are no longer limited to the LCD backlight modules. It can be also be used for example, as the reading light plate.

Before studying to increase the catalyst utilization is one way to improve the performance of a fuel cell. But because it wastes a lot of time on making the hydrophobic pillared micro structures (HMPS) process. So this study aims to develop a fast and effective manufacturing method in order to increase the reaction surface area and catalyst utilization. The experiment has used the metal mesh stamping method to make the specific structure so as to increase the reaction surface area. The size of the metal mesh was the line path 35£gm, and the net square 70£gm*70£gm. The pressure was 300kg/cm2 and 500kg/cm2 that made the stamping structure in order to increase the reaction surface area. When the reaction surface area nearly increased 27 %, the performance also nearly increased 27 %; And when the reaction surface area nearly increased 36 %, the performance also nearly increased 36 %. So the increment of its performance nearly accorded with the increment of the reaction surface area. This method has saved a lot of time in the production process. Furthermore, the catalyst loading of cathode is halved in this experiment, the performance of fuel cell have no obviously decreased or reduced by half. As a result, the utilization of catalyst is raised.

Le travail présenté dans ce mémoire s'inscrit dans le cadre des problèmes d'intégration des dispositifs électriques en général et des composants passifs en particulier permettant de réaliser des systèmes de conversion intégrés. Le travail débute avec l'étude et la caractérisation de transformateurs piézoélectriques de taille " méso " de quelques fractions de watts à quelques watts destinées à la mise en œuvre d'une commande rapprochée de transistors de puissance MOSFET & IGBT intégrée sur un substrat en PCB. Il se place ensuite dans la problématique de l'intégration sur silicium de micro-transformateur piézoélectriques pour des systèmes d'alimentation électrique de quelques micro-watts. L'objectif est d'établir de nouvelles structures de micro-transformateur, exploitant des couches minces d'AlN et de PZT déposées par pulvérisation cathodique, dont les étapes de fabrication sont compatibles avec les technologies et les contraintes de la microélectronique.

Disertacijos tikslas buvo sukurti metodą periodinių darinių formavimui interferencinės litografijos būdu, polimerizuojant fotojautrias medžiagas, eksperimentiškai ištirti šio metodo galimybes ir ribojimus bei suformuoti mikrodarinius, tinkamus praktiniams taikymams. Eksperimentų metu buvo pademonstruota, kad interferencinės litografijos metodu formuojamų mikrodarinių forma priklauso nuo: lazerinės apšvitos dozės, bangos ilgio, fazės, kampo tarp interferuojančių pluoštų ir pluoštų skaičiaus, o jų tvirtumas labiausiai priklauso nuo lazerinės apšvitos dozės. Šiame darbe taip pat parodyta, kad naudojant interferencinės litografijos metodą viena lazerine ekspozicija galima formuoti mikrovamzdelių ir mikrolęšių masyvus bei karkasus iš biosuderinamos ir biosuskaidomos PEG-DA-258 medžiagos. Be polimerinių darinių formavimo, šiame darbe pademonstruota ir jų fotomodifikavimo galimybė, naudojant fotoįskiepijimo (angl. photo-grafting) technologiją, o taip pat realizuojant variu katalizuojamos azido alkino ciklizacijos (CuAAC) cheminę reakciją parodyta fotoįskiepijimo technologijos ir „klik“ chemijos apjungimo galimybė. Toks paprastas ir universalus būdas atveria naujas galimybes biojutiklių kūrime ir audinių inžinerijoje, nes molekulių imobilizavimas polimero matricoje vyksta trimatėje erdvėje ir tiksliai norimoje vietoje, o trimatė erdvinė gradientinė kontrolė yra labai svarbi daugybėje biotechnologijos taikymų. / The main aim of this work was to develop the formation technique of periodic micro-structures by interference lithography in photosensitive polymeric materials, experimentally investigate possibilities and limitations of the method, and to create micro-structures suitable for practical applications. The shape of the micro-structures fabricated by interference lithography depends on the used laser irradiation dose, laser wavelength, phase, polarization, the angle between interfering beams and the number of the interfering beams, and their rigidity - mainly on the used laser irradiation dose. In this work also the possibility to form micro-tube and scaffolds arrays by using interference lithography was demonstrated and the control of the geometrical parameters of micro-lenses fabricated by interference lithography and manipulating the laser irradiation dose was investigated in depth. The possibility to immobilize the newly synthesized aromatic azides molecules in PEG matrix by photo-grafting technique was also demonstrated and the copper(I)-catalyzed azide–alkyne cycloaddition (CuAAC) chemical reaction by using azide “MegaStokes dye 673” was realized, in order to show the capability to combine the photo-grafting technique with “click” chemistry. The developed 3D site-specific functionalization method is simple and versatile; it has potential applications in micro-array based proteome analysis, studies of cell-surface interactions, sensing applications, and drug screening.

The main aim of this work was to develop the formation technique of periodic micro-structures by interference lithography in photosensitive polymeric materials, experimentally investigate possibilities and limitations of the method, and to create micro-structures suitable for practical applications. The shape of the micro-structures fabricated by interference lithography depends on the used laser irradiation dose, laser wavelength, phase, polarization, the angle between interfering beams and the number of the interfering beams, and their rigidity - mainly on the used laser irradiation dose. In this work also the possibility to form micro-tube and scaffolds arrays by using interference lithography was demonstrated and the control of the geometrical parameters of micro-lenses fabricated by interference lithography and manipulating the laser irradiation dose was investigated in depth. The possibility to immobilize the newly synthesized aromatic azides molecules in PEG matrix by photo-grafting technique was also demonstrated and the copper(I)-catalyzed azide–alkyne cycloaddition (CuAAC) chemical reaction by using azide “MegaStokes dye 673” was realized, in order to show the capability to combine the photo-grafting technique with “click” chemistry. The developed 3D site-specific functionalization method is simple and versatile; it has potential applications in micro-array based proteome analysis, studies of cell-surface interactions, sensing applications, and drug screening. / Disertacijos tikslas buvo sukurti metodą periodinių darinių formavimui interferencinės litografijos būdu, polimerizuojant fotojautrias medžiagas, eksperimentiškai ištirti šio metodo galimybes ir ribojimus bei suformuoti mikrodarinius, tinkamus praktiniams taikymams. Eksperimentų metu buvo pademonstruota, kad interferencinės litografijos metodu formuojamų mikrodarinių forma priklauso nuo: lazerinės apšvitos dozės, bangos ilgio, fazės, kampo tarp interferuojančių pluoštų ir pluoštų skaičiaus, o jų tvirtumas labiausiai priklauso nuo lazerinės apšvitos dozės. Šiame darbe taip pat parodyta, kad naudojant interferencinės litografijos metodą viena lazerine ekspozicija galima formuoti mikrovamzdelių ir mikrolęšių masyvus bei karkasus iš biosuderinamos ir biosuskaidomos PEG-DA-258 medžiagos. Be polimerinių darinių formavimo, šiame darbe pademonstruota ir jų fotomodifikavimo galimybė, naudojant fotoįskiepijimo (angl. photo-grafting) technologiją, o taip pat realizuojant variu katalizuojamos azido alkino ciklizacijos (CuAAC) cheminę reakciją parodyta fotoįskiepijimo technologijos ir „klik“ chemijos apjungimo galimybė. Toks paprastas ir universalus būdas atveria naujas galimybes biojutiklių kūrime ir audinių inžinerijoje, nes molekulių imobilizavimas polimero matricoje vyksta trimatėje erdvėje ir tiksliai norimoje vietoje, o trimatė erdvinė gradientinė kontrolė yra labai svarbi daugybėje biotechnologijos taikymų.

L’adhérence et le frottement existent dans de nombreux systèmes techniques ainsi que dans les systèmes naturels. Ces deux phénomènes ont une influence importante sur la durabilité et l’efficacité des dispositifs techniques. Une approche reconnue pour ajuster précisément ces caractéristiques - outre le fait de modifier les propriétés physico-chimiques - est la texturation des surfaces en contact. Les surfaces de feuilles de plantes sont souvent décorées avec des morphologies de surface diverses, et présentent ainsi des fonctionnalités de surface remarquables. Cette thèse visait à réaliser une étude systématique de la mécanique de l’adhérence et du frottement sur des surfaces micro-structurées, répliquées à partir de surfaces de feuilles végétales, en contact avec une sonde qui s’inspire de l’organe adhérent d’un insecte. Les morphologies de surface de trois feuilles végétales différentes ont été directement transférées sur un polymère viscoélastique. Pour ce faire, trois approches différentes de reproduction ont fait l’objet d’une étude approfondie. La microscopie électronique à balayage et la microscopie confocale à balayage laser ont été utilisées pour l'évaluation qualitative et quantitative de la qualité de reproduction. Concernant l’étude de la mécanique du contact, un nano-indenteur a été modifié, permettant d’enregistrer les images in situ des contacts réels. Des tests de pull-off ont été menés afin d’évaluer quantitativement l’effet de la pré-charge sur la force d’adhésion et pour comprendre les modes distincts de collage/décollement. Des essais de frottement ont été effectués afin d’examiner l’effet de la charge normale et de la vitesse de glissement sur la force de frottement. Les résultats ont été discutés en fonction de la topographie de chaque surface. / Adhesion and friction exist in many technical systems as well as in natural ones. Both phenomena have a profound influence on the durability and efficiency of technical systems. A well-recognised way to tune these characteristics - besides altering the physicochemical properties - is the texturing of the interacting surfaces. Inspiringly, plant leaf surfaces are often decorated with diverse surface morphologies, and so show remarkable functionalities. This thesis aimed to perform a systematic investigation of adhesion and friction mechanics on micro-structured surfaces replicated from plant leaves, in contact with a probe, which was inspired from an insect’s adhesive pad. Surface morphologies of three different plant leaves were directly transferred onto a viscoelastic polymer. For this, three different replication approaches were comprehensively explored. Scanning electron microscopy and confocal laser scanning microscopy were used for the qualitative and quantitative evaluation of replication ability. For the contact mechanics investigation, a high-resolution nanoindenter was modified, with incorporating a unique feature to record the in-situ real-contact images. Pull-off tests were carried out to quantitatively evaluate the effect of pre-load on adhesion force characteristics and to understand distinct attachment-detachment modes. Friction investigations were performed to examine the effect of normal load and sliding speed on the friction force. Results were discussed with regard to each surface’s topography.

On s'intéresse plus particulièrement à la modélisation du comportement d'un matériau hétérogène méso-fissuré (béton, roche,...), soumis à une sollicitation thermo-hydro-mécanique avec prise en compte du couplage géométrique. Pour conduire cette étude, on s'appuie notamment sur les approches micro-mécaniques du comportement des milieux méso-fissurés non saturés développées depuis quelques années au Laboratoire des Matériaux et des Structures du Génie Civil - Ur Navier - Université Paris Est. Le milieu fissuré non saturé traité ici est constitué d'une matrice solide homogène élastique linéaire et de fissures connectées saturées par deux fluides immiscibles : un liquide et un gaz séparés par une surface capillaire. La fissure est traditionnellement considérée comme une cavité ellipsoïdale (cas 3D) ou elliptique (cas 2D) dont le rapport d'aspect tend vers zéro. Deux morphologies typiques de matériau sont considérés dans ce travail : la situation où les fissures sont toutes orientées dans la même direction et la situation où les fissures possèdent des orientations aléatoires. Dans une première étape, on rappelle brièvement les résultats disponibles concernant la modélisation des fissures non saturées par des cavités ellipsoïdales aplaties. A la fin de cette première partie, on complète les résultats déjà disponibles en étudiant l'influence de l'histoire de chargement sur la réponse de matériau. Dans une deuxième étape, on s'attache à valider une partie des résultats obtenus en utilisant une description des efforts capillaires dans les fissures par une précontrainte homogène en seréférant aux solutions analytiques exactes disponibles dans la littérature permettant de décrire le comportement d'une fissure isolée au sein d'une matrice élastique. Dans une troisième étape, on s'intéresse aux phénomènes de propagation des fissures en condition non saturée. Les lois de propagation sous critique et le phénomène de branchement des fissures sont également prises en compte dans cette approche. La dernière partie de la thèse concerne l'influence de la température sur le comportement des milieux poreux non saturés

Les modèles de réflexion complexes, avec leurs nombreux paramètres dont certains restent non intuitifs, sont difficiles à contrôler pour obtenir une apparence désirée. De plus, même si un artiste peut plus aisément comprendre la forme de la micro-géométrie d'une surface, sa modélisation en 3D et sa simulation en 4D demeurent extrêmement fastidieuses et coûteuses en mémoire. Nous proposons une solution intermédiaire, où l'artiste représente en 2D une coupe dans un matériau, en dessinant une micro-géométrie de surface en multi-couches. Une simulation efficace par lancer de rayons en seulement 2D capture les distributions de lumière affectées par les micro-géométries. La déviation hors-plan est calculée automatiquement de façon probabiliste en fonction de la normale au point d'intersection et de la direction du rayon incident. Il en résulte des BRDFs isotropes complètes et complexes, simulées à des vitesses interactives, et permettant ainsi une édition interactive de l'apparence de réflectances riches et variées. / Complex reflection models, with their many parameters, some of which are not intuitive at all, are difficult to control when trying to achieve a desired appearance. Moreover, even if an artist can more easily understand the shape of the surface micro-geometry, its 3D modeling and 4D simulation remain extremely tedious and expensive in memory. We propose an intermediate solution, where the artist represents a 2D cross section of a material, by drawing a multi-layered surface micro-geometry. An efficient 2D ray tracing simulation captures the light distribution specific to those micro-geometries. Off plane deflection is automatically calculated in a probabilistic way, based on the surface normal at the intersection point and the incident ray direction. This results in complete and complex isotropic BRDFs, simulated at interactive rates, and allowing interactive editing of rich and varied materials.

Les modèles de réflexion complexes, avec leurs nombreux paramètres dont certains restent non intuitifs, sont difficiles à contrôler pour obtenir une apparence désirée. De plus, même si un artiste peut plus aisément comprendre la forme de la micro-géométrie d'une surface, sa modélisation en 3D et sa simulation en 4D demeurent extrêmement fastidieuses et coûteuses en mémoire. Nous proposons une solution intermédiaire, où l'artiste représente en 2D une coupe dans un matériau, en dessinant une micro-géométrie de surface en multi-couches. Une simulation efficace par lancer de rayons en seulement 2D capture les distributions de lumière affectées par les micro-géométries. La déviation hors-plan est calculée automatiquement de façon probabiliste en fonction de la normale au point d'intersection et de la direction du rayon incident. Il en résulte des BRDFs isotropes complètes et complexes, simulées à des vitesses interactives, et permettant ainsi une édition interactive de l'apparence de réflectances riches et variées. / Complex reflection models, with their many parameters, some of which are not intuitive at all, are difficult to control when trying to achieve a desired appearance. Moreover, even if an artist can more easily understand the shape of the surface micro-geometry, its 3D modeling and 4D simulation remain extremely tedious and expensive in memory. We propose an intermediate solution, where the artist represents a 2D cross section of a material, by drawing a multi-layered surface micro-geometry. An efficient 2D ray tracing simulation captures the light distribution specific to those micro-geometries. Off plane deflection is automatically calculated in a probabilistic way, based on the surface normal at the intersection point and the incident ray direction. This results in complete and complex isotropic BRDFs, simulated at interactive rates, and allowing interactive editing of rich and varied materials.

On s'intéresse plus particulièrement à la modélisation du comportement d'un matériau hétérogène méso-fissuré (béton, roche,...), soumis à une sollicitation thermo-hydro-mécanique avec prise en compte du couplage géométrique. Pour conduire cette étude, on s'appuie notamment sur les approches micro-mécaniques du comportement des milieux méso-fissurés non saturés développées depuis quelques années au Laboratoire des Matériaux et des Structures du Génie Civil - Ur Navier - Université Paris Est. Le milieu fissuré non saturé traité ici est constitué d'une matrice solide homogène élastique linéaire et de fissures connectées saturées par deux fluides immiscibles : un liquide et un gaz séparés par une surface capillaire. La fissure est traditionnellement considérée comme une cavité ellipsoïdale (cas 3D) ou elliptique (cas 2D) dont le rapport d'aspect tend vers zéro. Deux morphologies typiques de matériau sont considérés dans ce travail : la situation où les fissures sont toutes orientées dans la même direction et la situation où les fissures possèdent des orientations aléatoires. Dans une première étape, on rappelle brièvement les résultats disponibles concernant la modélisation des fissures non saturées par des cavités ellipsoïdales aplaties. A la fin de cette première partie, on complète les résultats déjà disponibles en étudiant l'influence de l'histoire de chargement sur la réponse de matériau. Dans une deuxième étape, on s'attache à valider une partie des résultats obtenus en utilisant une description des efforts capillaires dans les fissures par une précontrainte homogène en seréférant aux solutions analytiques exactes disponibles dans la littérature permettant de décrire le comportement d'une fissure isolée au sein d'une matrice élastique. Dans une troisième étape, on s'intéresse aux phénomènes de propagation des fissures en condition non saturée. Les lois de propagation sous critique et le phénomène de branchement des fissures sont également prises en compte dans cette approche. La dernière partie de la thèse concerne l'influence de la température sur le comportement des milieux poreux non saturés / The main topic of my work is the development of a micromechanical model for the behaviour of unsaturated mesocracks in media (concrete, rock...) in which the thermo-hydro-mechanical loadingsand thermo-hydro-mechanical couplings are taken into account. For this, we used the micromechanical approach model of behaviour of cracked porous media recently developed at LMSGC. My thesis is focused on the equilibrium configurations of a porous material whose pore space is saturated by a vapour and a liquid phase. The behaviour of an elastic medium containing unsaturated mesocracks is studied in the framework of a micromechanical approach. The cracks are filled by two immiscible fluids, namely a liquid and a gas, separated by a capillary interface. Furthermore, it is assumed that the set of cracks constitutes a connected network ; the capillary pressure is uniform over a representative elementary volume. The cracks are modelled as flat oblate spheroid cavities. Several geometrical configurations of cracks in porous media are considered in the framework of Eshelby-based homogenization methods (parallel cracks, randomly oriented cracks). First, a previously developed model showed that when coupling between the deformation of the cracks and the capillary forces is taken into account, there is no more a one-to-one relationship between the loading parameters and the state-variables. Thus, we describe the loading history prescribed to the material in order to compute its response. Second, we validate these results referring to the exact solutions available in the literature to describe the behaviour of a unsaturated crack within an elastic matrix. Third, the description of crack propagation in unsaturated media is considered in the framework of linear elastic fracture mechanics. The phenomenon of subcritical crack growth due to stress corrosion cracking is taken into account in this approach. Mixed mode fracture in the plane is also examined. Finally, we are interested in the influence of the temperature on the behavior of unsaturated porous media in the framework of the micromechanical approach