La barrière hémato-encéphalique (BHE) représente un obstacle physiologique à l'acheminement de molécules thérapeutiques dans le traitement des tumeurs cérébrales. Une approche afin de faciliter le transport au-delà de la BHE implique l'activation des récepteurs des kinines. Notre objectif était de caractériser la perméabilisation pharmacologique de la BHE avec des analogues synthétiques stables des récepteurs B1 et B2 des kinines (rB1 et rB2) chez le rat Fischer implanté d'un gliome F98. Pour ce faire, une série de peptides agonistes a été développée et synthétisée dans nos laboratoires. Les meilleurs candidats ont ensuite été sélectionnés pour leur affinité et activité envers leur récepteur spécifique, ainsi que leur durée d'action et leur résistance au métabolisme enzymatique. Nous avons ensuite caractérisé l’expression du rB1 et du rB2 dans notre modèle animal. Les deux sous-types de récepteurs ont été détectés sur les cellules tumorales et les cellules endothéliales de la vascularisation tumorale (RT-PCR et immunohistochimie). Nous avons évalué la perméabilité de la BHE avant et après l'infusion (i.a. ou i.v.) des différents agonistes choisis à l'aide de l'imagerie par résonance magnétique (IRM) dynamique avec des agents de contraste de différents poids moléculaire (Magnevist™ 0,5 kDa et Gadomer™ 17 kDa). Les images pondérées T[indice inférieur 1] ont été analysées pour la présence ou l'absence d'augmentation du contraste à l'intérieur et aux environs de la tumeur et traitées mathématiquement pour obtenir le volume de distribution de l'agent de contraste (CADV). Ces CADV ont ensuite été comparés pour mettre en évidence une perméabilisation vasculaire induite par les agonistes. Nos résultats montrent que les agonistes du rB1 (NG29) et du rB2 (R523) augmentent, de façon dose-dépendante, les CADV du Gd-DTPA et du Gadomer. L'augmentation du CADV induite par le NG29 a été annulée par l'antagoniste sélectif du rB1 R892 et l'inhibiteur des cyclooxygénases méclofénamate, alors que celle induite par le R523 a été annulée par l'antagoniste sélectif du rB2 HOE140 et l'inhibiteur des NO synthases L-NA. Enfin, nous avons évalué l'impact d'une co-stimulation des deux récepteurs sur la perméabilité de la BHE. Cette double activation a été faite soit par co-injection des agonistes rB1 et rB2, ou à l’aide d'un nouvel agoniste rB1/rB2 hétérodimérique, développé dans nos laboratoires. Ces différentes approches ont un effet additif sur la perméabilité de la BHE. L’ensemble de nos résultats soutiennent l’utilisation des agonistes synthétiques des rB1 et rB2 (administrés seuls ou en combinaison) afin d'améliorer l'acheminement de macromolécules thérapeutiques aux tumeurs cérébrales.

Les dommages tissulaires associés à l'ischémie/reperfusion ont été largement étudiés. Plusieurs études ont montré que des dysfonctionnements mitochondriaux sont responsables de la survenue de ces dommages, et que la transition de perméabilité pourrait y être impliquée. Cette transition de perméabilité est médiée par l'ouverture du pore de transition de perméabilité (PTP). Cette ouverture du PTP pourrait survenir pendant la phase d'ischémie ou pendant la phase de reperfusion. L'objectif de ce travail était de visualiser l'ouverture du PTP dans des conditions d'ischémie/reperfusion sur cellules intactes (HMEC-1 et INS-1) et d'étudier son implication dans ce phénomène. Nous avons pu visualiser pour la première fois l'ouverture du PTP par le suivi des dommages qu'elle engendre (sortie du NADH et la chute du ΔΨ) induits par une ischémie/reperfusion. Nous avons constaté que l'activation du PTP a lieu pendant la phase d'ischémie tant dans les cellules HMEC-1 que dans les cellules INS-1. Cette induction a été prévenue dans les deux modèles cellulaires par la cyclosporine A. Nos résultats suggèrent également que le complexe I pourrait être impliqué dans la prévention de la chute du ΔΨ et de la sortie du NADH. Nous avons aussi montré que la capacité de rétention calcique des cellules perméabilisées diminue à l'ischémie et que cette diminution disparait après 60 minutes de reperfusion. Ainsi, la visualisation de l'ouverture du PTP dans un modèle d'ischémie/reperfusion constituerait une piste intéressante qui apporterait plus de certitude quant à l'implication du PTP dans ce phénomène. De plus, l'étude du phénomène d'ischémie in vitro, apporterait plus de réponses quant à l'implication des modifications du fonctionnement cellulaire dans les dommages tissulaires.

Pour les structures de génie civil avec un rôle d'étanchéité lors d'un accident grave, la perméabilité structurelle est une question clé. Dans ce contexte, cette thèse porte sur la modélisation numérique du taux de fuite à travers une structure en béton fissurée. Deux approches hydromécaniques dans un cadre continu sont proposés, une entièrement continu et une autre qui nécessite une analyse semi-discrète. L'approche semi-discrète est basée sur une méthode permettant de trouver le chemin de la fissure. Une fois le chemin de la fissure est trouvé, l’ouverture de fissure peut être calculée le long de la surface de la fissure discrétisé par équivalence d’une discontinuité forte. La dernière étape consiste à prescrire la loi de Poiseuille modifié le long de la surface de la fissure pour estimer le taux de fuite tout en imposant un gradient de pression. L'approche entièrement continue peut être appliquée directement dans le sens où aucun suivi de la fissure n’est nécessaire. C’est une combinaison de la perméabilité des endommagements diffus et de la perméabilité de Poiseuille modifiée. Ici, la déformation principale positive est choisie pour conduire la perméabilité de Poiseuille modifiée. Les deux approches proposées sont validées sur une campagne expérimentale de disque béton sec chargé dans un essai de fendage où la perméabilité aux gaz est réalisée. La validation est effectuée sur le taux de fuite dans la direction longitudinale. Les résultats obtenus avec les approches proposées par rapport aux données expérimentales montrent une bonne estimation de la conductivité hydraulique. En outre, l'approche continue est appliquée pour estimer le taux de fuite à travers un élément en béton armé soumis à une charge de traction où la multi-fissuration en mode I se produit (essai tirant). La comparaison avec l'expérience est effectuée sur le taux de fuite dans la direction perpendiculaire à la charge appliquée. Celui-ci montre un bon accord entre les débits estimé et mesuré si le même nombre de fissures est obtenu par le modèle mécanique.Cette thèse porte aussi sur l'effet des chargements thermomécaniques et de fluage sur la conductivité hydraulique du béton. Un système de perméabilité est développé et construit au cours de cette thèse sur la base du programme expérimental. Une campagne expérimentale est effectuée pour étudier l'effet couplé du fluage thermique et / ou mécanique sur la perméabilité à l’air sec du béton. Les propriétés de transfert dans les directions longitudinale et radiale par rapport à l'axe de charge sont étudiées. L’anisotropie de la perméabilité induite par la charge appliquée est analysée. En outre, la détermination de la perméabilité structurelle le long de l'interface acier-béton à différentes charges de cisaillement est encore une question ouverte. Un programme expérimental est réalisé qui porte sur le comportement mécanique du béton armé soumis à un essai de type push-in, ainsi que sur l’analyse de la perméabilité le long de l'interface acier-béton à des niveaux de charge différents. Une première tentative pour simuler le test en utilisant l'approche continue proposée est effectuée.Cette thèse a été l’occasion de réaliser une nouvelle campagne expérimentale, de produire de résultats originaux, d’effectuer de la modélisation numérique et de confronter les 2 approches proposées pour valider les modèles afin de les appliquer à l’échelle structurelle. / For civil engineering structures with a tightness role during a severe accident, structural permeability is a key issue. In this context, this PhD deals with the numerical modelling of leakage rate through a cracked concrete structure. Two hydro-mechanical models in a continuous framework are proposed, a fully continuous one and another one that requires a semi-discrete analysis. The semi-discrete approach is based on a crack tracking method allowing to find the crack path. Once the crack path is found, the Crack Opening Displacement (COD) can be computed along the discretized crack surface by equivalence with strong discontinuity approach. The final step is to prescribe a modified Poiseuille’s law along the crack surface to estimate the leakage rate while imposing a pressure gradient. The fully continuous approach can be directly applied in a sense that no crack tracking is needed. It is a combination of permeability of diffuse damage and modified Poiseuille’s permeability. Herein, the positive principal strain is chosen to drive the modified Poiseuille’s permeability. The two proposed approaches are validated on an experimental campaign of dry concrete disk loaded in a splitting setup where gas permeability is performed. The validation is performed on the flow rate in the longitudinal direction. The results obtained with the proposed approaches compared to experimental data show a good estimation of the hydraulic conductivity. Furthermore, the fully continuous approach is applied to estimate the flow rate through a reinforced concrete element subjected to tensile loading where multi-cracking in Mode I occurs (tie-beam test). The comparison with the experiment is performed on the flow rate in the perpendicular direction to the applied loading. The latter shows a good agreement between the estimated flow rate and the measured one if the same number of cracks is obtained.This PhD deals as well with the effect of the delayed thermo-mechanical loadings on the hydraulic conductivity of concrete. A permeability system is developed and constructed during this PhD based on the experimental program. An experimental campaign is carried out to study the effect of thermal and/or mechanical creep on dry gas permeability of concrete. Permeabilities in longitudinal and radial directions with respect to load axis are addressed. The loading induced anisotropic permeability is analyzed. Furthermore, the determination of the structural permeability along the steel-concrete interface at different shear loadings is still an open issue. An experimental program is carried out which deals with the mechanical behavior of reinforced concrete subjected to a push-in test, as well as with a permeability analysis along the steel-concrete interface at different load levels. A first attempt to simulate the test using the proposed continuous approach is performed.This thesis was the occasion to conduct a new experimental campaign, to produce original results, to perform numerical modeling and to compare two proposed approaches to validate the models in order to apply them at the structural scale.

Prédire l’évolution de la perméabilité avec la fissuration constitue un objectif primordial afin d’évaluer les conséquences d’un chargement mécanique sur la durabilité et l’étanchéité des structures. À l’issu de ce travail, un modèle d’évolution du tenseur de perméabilité est proposé. Ce modèle, qui est intégré dans le cadre de la poromécanique et de la théorie de l’endommagement,permet de prédire l’évolution anisotrope du tenseur de perméabilité en fonction de la fissuration. L’originalité de ce travail réside dans la prise en compte des ouvertures de fissure et des tailles anisotropes de l’élément fini durant la construction du tenseur de perméabilité. Ceci permet au débit total d’être indépendant du choix du maillage. Ce modèle est ensuite utilisé pour simuler le débit de fuite dans un tirant en béton armé ainsi que le creusement et la consolidation poroviscoplastique d’une galerie souterraine destinée au stockage profond de déchets radioactifs. Pour cette dernière application, la prise en compte de l’anisotropie induite par la fissuration sur le tenseur de Biot est considérée via une loi issue de l’homogénéisation. Les résultats fournis par ce modèle sont confrontés aux mesures expérimentales in situ. / Cracking in structures significantly affects their durability, water transfer and ultimately their safety. This structural disorder provides a preferential path for the penetration of fluids and contributes significantly to the deterioration of structures. This work provides a macroscopic model intended to predict the change of permeability with respect to cracking. The proposed development is implemented within an orthotropic damage model. It assumes an initially isotropic permeability tensor which becomes anisotropic with damage. The objectivity of the hydraulic response with respect to the finite element mesh is ensured by considering the crack localization problem when building the permeability tensor. The model was used to simulate the flow rate through a reinforced concrete element subjected to tensile loading, as well as to simulate the excavation and the poro-visco-plastic consolidation of an underground gallery designed to store radioactive waste. For the latter application, the induced anisotropy of Biot’s tensor was taken into account using the results provided by the homogenization theory. The simulation results were compared with experimental measurements.

Les travaux de recherche portent sur un procédé d’élaboration par pressage de joints en vermiculite et sur l’étude de la structure multiéchelle et les propriétés d’étanchéité des joints. La vermiculite a été traitée aux ultrasons pour obtenir des poudres. Des joints ont été élaborés à partir des poudres de vermiculite. Les pores interparticulaires du joint sont connectés et orientés préférentiellement d’après les observations par MEB. Leur dimension mesurée par porosimétrie mercure diminue avec l’augmentation de pression.Les propriétés d’étanchéité ont été étudiées aux températures inférieures à 800°C en mesurant les taux de fuites à l’hélium, ainsi que les taux d’écrasement et de décompression. La fuite comprend deux composantes : la fuite de contact déterminée par l’interface entre les joints et la bride, et la fuite de perméabilité liée à la porosité des joints. / Vermiculite gasket materials were obtained from powders obtained by sonication of vermiculite. The materials were formed of oriented stacked vermiculites platelets. The porous structure characterized by mercury porosimetry, SEM observations, was described. Vermiculite gaskets obtained by pressing powders, were studied for their sealing properties: leak rate and elastic resiliency.

Les pansements dits " hydrocolloïdes " sont très couramment utilisés dans le traitement des plaies à forte exsudation. Ils permettent de réguler l'hygrométrie au sein d'une plaie tout en évitant une accumulation d'eau susceptible d'entrainer la prolifération de bactéries entre le pansement et la peau. Deux propriétés antagonistes apparaissent alors nécessaires : une fonction d'adhésion pour assurer le maintien du pansement sur la peau, et de fortes propriétés d'absorption et de perméabilité à l'eau pour réguler l'humidité et favoriser la cicatrisation de la plaie. Pour satisfaire ces deux fonctions, des systèmes hétérogènes sont utilisés : l’adhésion est apportée par une matrice adhésive hydrophobe, composée d’un élastomère modifié par un plastifiant et des résines tackifiantes, la régulation de l’humidité est assurée par de fines particules hydrophiles sèches de carboxymethylcellulose (CMC), dispersées dans la matrice adhésive. Un enjeu majeur de ces pansements est le maintien de l’adhésion cutanée dans le temps. Or une perte de l’adhésion est souvent observée après un long contact avec l’eau. Ces travaux de thèse visent à mieux comprendre l’origine de cette perte d’adhésion, à travers l’étude des propriétés mécaniques de la matrice hydrophobe, de ses interactions avec les particules hydrophiles et des mécanismes de transport d’eau. La substitution de la CMC par des particules d’hydrogels synthétisés au laboratoire a permis l’étude plus systématique de l’effet des propriétés physico-chimiques de la phase hydrophile sur l’absorption, la perméabilité et l’adhésion des pansements hydrocolloïdes ainsi mis en œuvre. / Hydrocolloid wound dressings are commonly used for the care of highly exuding wounds. They allow to control the wound moisture, while avoiding the water accumulation which could lead to bacterial proliferation between the dressing and the skin. Two antagonist properties appear to be required: an adhesive function to maintain the dressing on the skin, and high water absorption and permeability to control the humidity level and promote healing. To achieve both properties, heterogeneous systems are used : the adhesion is ensured by an hydrophobic adhesive matrix, made of an elastomer modified by plasticizers and tackifying resins, the regulation of the humidity relies on fine dry hydrophilic particles, made of carboxymethylcellulose (CMC), dispersed within the matrix. A major issue of these wound dressings is to maintain a long term skin adhesion. However a loss of adhesion is often observed after a long contact with water. This PhD work aims at a better understanding the origin of this loss of adhesion through the study of the hydrophobic matrix mechanical properties, its interactions with the hydrophilic particles and water transport. Replacing the CMC by tailor-made hydrogel particles allowed to a systematic study of the impact of the physico-chemical properties of the hydrophilic phase on the absorption, the permeability and the adhesion of the hydrocolloid-based adhesives.

Ce travail de thèse s’est déroulé dans le cadre du projet de nanolanceur à propulsion hybride PERSEUS du CNES. La performance de ce concept est influencée par l’allègement de la structure du lanceur. La voie de développement qui a été choisie est de supprimer le liner du réservoir composite cryogénique. Elle repose sur trois exigences fonctionnelles : la compatibilité du matériau composite avec l’oxygène liquide (LOX), l’étanchéité du réservoir, et la résistance aux sollicitations thermomécaniques.L’étude de la compatibilité LOX des matériaux composites met en évidence l’importance du transfert de chaleur au sein du composite et plus précisément de la conductivité thermique des fibres. Ce résultat théorique est conforté par l’expérimentation.Le verrou scientifique principal du travail de thèse concerne l'influence de l’endommagement du composite sur la perméabilité de ce dernier. La conception de dispositifs expérimentaux a permis de déterminer l’évolution des endommagements (fissuration transverse, micro-délaminage, ouverture de fissure) et celle de la perméabilité. Un modèle complet de prévision de la perméabilité d’une paroi composite sollicitée thermo-mécaniquement est proposé. Il s’articule autour d’un modèle d’endommagement à l’échelle du pli, d’un modèle de prédiction de l'ouverture des fissures, et d’un modèle d’écoulement en milieu poreux. La pertinence du modèle développé est testée à travers la réalisation d’un démonstrateur technologique sans liner et d’une campagne d’essais d’endommagement et de mesure de perméabilité. / This thesis deals with hybrid propulsion launcher systems studied by the CNES (Centre National d'Etudes Spatiales). The performance of the launcher implies its lightening and in this work, the use of a cryogenic composite linerless tank is evaluated. Three functional requirements must be satisfied: the compatibility between the composite material and the liquid oxygen (LOX), the tank gas-tightness and the strength under pressure.The LOX compatibility of composite materials implies high thermal conductivity of the composite, and consequently of the fiber reinforcement. This theoretical result is confirmed by experiments.The main scientific challenge concerns the damage influence on the composite permeability. Specific experimental devices allow determining the damage evolution (transverse cracking, delamination, opening crack) and the composite permeability. A predictive composite permeability model is applied to a composite wall under thermomechanical load: this model includes a ply-scale damage model, a predictive opening crack model and a model of flow through porous media. The relevance of the model is validated through the realization of a linerless prototype tank and the associated tests which correlate damage and permeability.

Au cours de la phase de préformage, le renfort sec peut être soumis à plusieurs déformations : la tension, le cisaillement mais aussi la compression. Si les deux premières déformations ont été bien explorées dans plusieurs études ces dernières années, ce n’est pas le cas de la compression. Pourtant, ce type de déformation affecte de manière importante la perméabilité du renfort lors de l’injection de la résine, car il change la porosité du renfort tant au niveau de la forme qu’au niveau de la dimension. La présente thèse propose d’étudier le comportement du renfort en compression et l’influence de cette déformation sur la perméabilité. Pour cela, des essais de compression sont menés pour étudier l’impact de la compaction sur la déformation globale du renfort ainsi que des différents facteurs susceptibles de l’affecter. Parallèle aux essais expérimentaux, des simulations numériques à l’échelle mésoscopique par éléments finis ont été mises en place. Les simulations réalisées sont validées à partir des essais mécaniques. Les géométries déformées obtenues par les simulations mécaniques ont été ensuite traitées par une chaîne de maillage pour l’obtention d’un maillage 3D régulière d’un VER fluide. La prédiction de la perméabilité du renfort tissé est réalisée en résolvant les équations de Stokes et Brinkman et l’utilisation de l’homogénéisation sur le maillage décrit précédemment / During the preforming phase, the dry reinforcement may be subjected to several deformations: tension, shear, but also compression. If two first déformations have been well explored in several studies in recent years, this is not the case of compression. However, this type of deformation significantly affects the permeability of the reinforcement during resin injection because it changes the porosity of the reinforcement both in form and in terms of size. This thesis proposes to study the behavior of the reinforcement in compression and the influence of this deformation on the permeability. For this purpose, compression tests are conducted to study the impact of compaction on the overall deformation of the reinforcement and the various factors that may affect it. Parallel to the experimental study, finite element based numerical simulations at the mesoscopic scale was implemented. The simulations are validated by the mechanical tests. The deformed geometry obtained by the mechanical simulations was then processed by a meshing chain to obtain a 3D regular mesh of the RVE fluid. The prediction of the permeability of the woven reinforcement is achieved by solving the Stokes and Brinkman equations and by using the homogenization on the grid mentioned above.

Les matériaux basés sur le système Fe-Ni-Cr utilisés à haute température doivent présenter une bonne résistance à l'oxydation, généralement obtenu par la croissance lente d’une couche d’oxyde de chrome à la surface de ces alliages. Pour prédire la formation d'une couche d’oxyde protectrice la perméabilité de l'oxygène dans l’alliage doit être connue, la perméabilité étant définie comme le produit de la solubilité et du coefficient de diffusion de l’oxygène. L'objectif de nos travaux est de mesurer la perméabilité, la solubilité et la diffusivité de l'oxygène dans des alliages Fe-Ni pour des températures supérieures à 1000°C. Afin d'obtenir les meilleurs résultats,la formation d'une couche externe d'oxyde pendant les expériences doit être évitée. Pour cela, la pression partielle d'oxygène a été fixée à la pression d'équilibre Fe/FeO dans toutes les expériences. En outre, afin d'étudier l'effet de la vapeur d'eau sur la perméabilité, la solubilité et la diffusivité de l’oxygène, deux atmosphères ont été utilisées: l’une considérée comme sèche et l’autre comme humide. L'atmosphère sèche a été obtenue en utilisant la technique du « pack de Rhines »: les échantillons sont oxydés dans des capsules en quartz sous vide qui contiennent un mélange de poudre de fer et de wüstite. L'atmosphère humide a quant à elle été obtenue en utilisant des mélanges gazeux H2/H2O avec un ratio approprié de vapeur d'eau et d’hydrogène afin de fixer la pression partielle d’oxygène à la pression d’équilibre Fe/FeO. Les mesures de solubilité réalisées dans ce travail ont montré que celle-ci atteint son maximum dans le fer pur et diminue avec l’ajout de nickel. Cependant, la dépendance de la solubilité avec la composition de l’alliage Fe-Ni n'est pas idéale et ne peut être prédite à partir de modèles simples. De plus, les résultats obtenus sous atmosphère humide suggèrent que la présence de vapeur d'eau dans l'atmosphère augmente la solubilité de l'oxygène d’un facteur 2 dans les alliages avec une concentration en nickel inférieure ou égale à 60 at.% pour des températures proches de 1000°C,tandis qu'à 1150°C, la solubilité de l'oxygène est indépendante de l'environnement. La perméabilité de l'oxygène a été déterminée en mesurant la cinétique d'oxydation interne d'alliages Fe-Ni-Cr. Les résultats ont montré que la perméabilité de l'oxygène présente les mêmes variations avec la composition de l’alliage que la solubilité de l'oxygène, indépendamment de l'atmosphère.De plus, aucun effet significatif de la vapeur d'eau sur les valeurs de perméabilité de l'oxygène n'a été observé. Le coefficient de diffusion de l'oxygène a également été déterminé en utilisant les résultats précédents, c’est à dire la perméabilité et la solubilité de l’oxygène mesurées dans notre étude. Pour une température supérieure à 1000°C, la variation du coefficient de diffusion de l'oxygène avec la composition de l'alliage est similaire dans tous les environnements testés et un maximum est observé pour les alliages avec une teneur en nickel de 40 at.%. Cependant, la présence de vapeur d'eau dans l'atmosphère diminue les valeurs du coefficient de diffusion de l'oxygène, par un facteur 2-3 à 1000°C, pour les alliages avec une concentration en nickel inférieure ou égal à 60 at.%. De plus, il a été trouvé que la différence entre les coefficients de diffusion mesurés dans l’atmosphère sèche et humide augmente à mesure que la température diminue. En conclusion, il a été constaté que la vapeur d'eau n'a aucun effet sur la manière dont la perméabilité, la solubilité et la diffusivité de l'oxygène varient avec la composition des alliages Fe-Ni. Cependant, la présence de vapeur d'eau dans l'environnement semble augmenter la solubilité de l'oxygène et diminuer sa diffusivité dans les alliages riches en fer. De plus, l’effet de la vapeur d’eau apparaît plus important aux plus basses températures étudiées. / It is a worldwide priority to reduce emissions of greenhouse gases such as CO2. One solution for reducing these emissions is to improve the efficiency of energy production units by increasing their operating temperature. However, in order to increase operating temperature, new austenitic materials based on the Fe-Ni-Cr system have to be designed. In addition, these materials need to exhibit good protection against high temperature oxidation, which is achieved by the formation of a slow growing chromium oxide or alumina scale on the metal. However, to predict the formation of a protective scale, knowledge of the oxygen permeability, the product of oxygen solubility and diffusivity, in the base alloy is required. The objective of this study is to measure the permeability, solubility and diffusivity of oxygen in Fe- Ni alloys at temperatures above 1,000°C. In order to obtain the best results, the formation of an external oxide layer during the experiment has to be avoided. To achieve this, the oxygen partial pressure was fixed at the Fe/FeO equilibrium pressure in all experiments. In addition, two types of atmospheres were used: one dry and one wet, in order to investigate the effect of water vapour on oxygen permeability, solubility and diffusivity. The dry atmosphere was achieved using the Rhines Pack technique. The samples were oxidised in vacuum-sealed quartz capsules, which contained a mixture of powdered iron and wüstite. The humid atmosphere was obtained by using H2/H2O gas mixtures with the appropriate water vapour to hydrogen ratio to fix oxygen partial pressure at the Fe/FeO equilibrium. The maximum oxygen solubility was found in pure iron, and decreased continuously with nickel additions to the alloy. The dependence of solubility on alloy composition is non-ideal, and cannot be predicted from simple models. Moreover, the presence of water vapour in the atmosphere seems to increase the solubility by a factor of 2 in alloys with nickel content lower than 80 at.% at temperatures near 1,000°C. However, at 1,150°C the solubility of the oxygen is independent of the environment. The oxygen permeability was determined by measuring the internal oxidation kinetics of Fe-Ni-Cr alloy. These kinetics were evaluated by measuring the internal oxidation zone depth by optical microscopy, or by continuous and discontinuous thermogravimetry. Results showed that the oxygen permeability exhibits the same variation with alloy composition as the oxygen solubility, independent of the atmosphere. In particular, no significant effect of water vapour on oxygen permeability values was observed. In the present study, the oxygen diffusion coefficient was also determined using permeability, in addition to the independent measurement of the oxygen solubility carried out in the present study. For temperature above 1,000°C, the variation of oxygen diffusion coefficient with the alloy composition is similar in all environments tested, and a maximum is observed for alloys with a nickel content of 40 at.%. However, for a given nickel content up to 60 at.%, the presence of water vapour in the atmosphere decreases the value of the oxygen diffusion coefficient by a factor of 2-3 at 1,000°C. In addition, this difference between diffusion coefficients measured in a dry and wet atmosphere increases as the temperature decreases. Overall, it was found that the water vapour has no effect on the way in which oxygen permeability, solubility and diffusivity vary with the alloy composition. However, the presence of water vapour in the environment appears to increase the oxygen solubility and decrease the oxygen diffusivity in iron-rich alloys, the effect being more significant at low temperatures. These results suggest further research into interactions between O, H and metal vacancies, particularly for temperature around 1,000°C and below, as the latter defect is thought to change the diffusion and solubility properties of interstitial species.

Les céramiques macroporeuses sont largement utilisées dans des applications telles que la filtration, l'isolation thermique, les scaffolds pour la croissance de tissus biologiques, les SOFC, ou encore les OTM. En plus d’une bonne stabilité mécanique, ces céramiques doivent généralement posséder une autre propriété fonctionnelle, comme une perméabilité élevée, une faible conductivité thermique, ou une biocompatibilité. Cependant, la résistance mécanique est généralement augmentée en diminuant le volume total des pores, même si cela peut dégrader d’autres propriétés fonctionnelles. Au-delà de la porosité, des paramètres morphologiques tels que la taille des pores, leur forme ou la tortuosité, peuvent devenir cruciaux pour maximiser les performances, tout en conservant une grande résistance mécanique. Une importante amélioration des propriétés mécaniques peut par exemple être obtenue par des structures anisotropes. Celles-ci renforcent les structures dans la direction de la contrainte principale, de manière similaire aux matériaux naturels tels que l'os trabéculaire, le liège ou le bois. Néanmoins, la plupart des techniques classiquement utilisées pour produire des céramiques macroporeuses ne proposent pas ce niveau de flexibilité. L’ ice-templating est une technique de mise en forme appropriée pour obtenir des matériaux macroporeux anisotropes. Elle est basée sur la congélation de suspensions colloïdales et la séparation ultérieure des particules par le front de solidification. Le solvant congelé est ensuite éliminé, en laissant des pores dont les morphologies sont une réplique des cristaux sublimés. Enfin, le matériau cru est fritté pour consolider la microstructure. Ce processus assure un contrôle indépendant de l'architecture des pores (volume des pores, la taille et la morphologie) à travers la fraction de solides initiale, la vitesse de refroidissement, ou les éventuels additifs. Par conséquent, une bonne compréhension de ces paramètres est essentielle afin d’établir un lien entre les procédés de mise en forme, la microstructure, et les performances de ce type de matériaux et d'étendre leur utilisation dans les applications mentionnées précédemment. L’objectif de ce travail est premièrement, d’adapter l'architecture des pores faits par l’ice-templating pour ensuite, déterminer les principaux paramètres des microstructures qui contrôlent la résistance à la compression, la fiabilité mécanique, et la perméabilité de ces matériaux poreux unidirectionnels. En outre, l'applicabilité des modèles de flux mécanistique et de flux de gaz sera discutée dans le contexte des morphologies de pores structurés. Enfin, nous allons fournir des lignes directrices pour produire des échantillons tubulaires produits par ice-templating. / Macroporous ceramics are widely used in applications such as filtration, thermal insulation, scaffolds for tissue engineering, SOFCs, or OTM’s. They must combine mechanical stability with at least one other functional property such as high permeability, low thermal conductivity, or biocompatibility. However, strength is usually increased by decreasing the total pore volume even though this may degrade the other functional properties. Beyond porosity content, morphological parameters such as pore size, shape, or tortuosity, can become crucial to maximize the performance while maintaining high strength. For example, a significant improvement can be achieved by engineering anisotropic structures to mechanically reinforce the direction of the main stress, similarly to natural materials such as trabecular bone, cork, or wood. Unfortunately, most of the techniques conventionally used to produce macroporous ceramics do not offer this level of flexibility. Ice-templating is a processing technique suitable to obtain anisotropic macroporous materials. It is based on the freezing of colloidal suspensions and the subsequent segregation of particles by the solidification front. After solidification, the frozen solvent is removed, leaving pores whose morphologies are a replica of the sublimated crystals. Finally, the green body is sintered to consolidate the microstructure. This process provides independent control of the pore architecture (pore volume, size, and morphology) through initial solids loading, cooling rate, or additives. Therefore, a good understanding of these parameters is essential to understand the relationship between processing, microstructure, and performance of this type of materials and extend their use in the aforementioned applications.The purpose of this work is first, tailor the pore architecture of specimens processed by ice-templating to then, determine the main microstructural parameters that control the compressive strength, mechanical reliability, and air permeability of unidirectional porous materials. Furthermore, the applicability of mechanistic and gas flow models will be discussed in the context of the structured pore morphologies. Finally, we will provide some guidelines to produce tubular ice-templated samples with controlled porosity.The purpose of this work is first, tailor the pore architecture of specimens processed by ice-templating to then, determine the main microstructural parameters that control the compressive strength, mechanical reliability, and air permeability of unidirectional porous materials. Furthermore, the applicability of mechanistic and gas flow models will be discussed in the context of the structured pore morphologies. Finally, we will provide some guidelines to produce tubular ice-templated samples with controlled porosity.