Ce travail est né de l'idée d'associer l'ingénierie des matériaux sous forme de couches minces, domaine qui motive depuis de nombreuses années les chercheurs du LMGP, à des substrats piézoélectriques à fort coefficients de déformation. Les matériaux piézoélectriques peuvent convertir une énergie électrique en une énergie mécanique (de déformation) et vice-versa. Il est alors aisé d'imaginer qu'une couche mince synthétisée à la surface d'un substrat piézoélectrique profitera de la déformation de ce dernier quand il est soumit à un champ électrique. Le substrat mis en jeu est le PMN-PT, composé qui présente de forts coefficients de déformation. Dans cette étude le film synthétisé et mis en œuvre est le LaNiO3. Il cristallise dans une structure pérovskite ABO3. Cette structure présente l'avantage de permettre une grande variété de distorsions structurales et peut accueillir un grand nombre d'éléments chimiques.

Le projet HARVEST a pour objectif de développer un nouveau type de turbomachine, dite hydrolienne, composée de turbines à flux transverse. Les travaux menés lors de cette thèse concernent l'instrumentation de la veine d'essai d'un tunnel hydrodynamique : il s'agit de caractériser expérimentalement les performances hydrodynamiques de maquettes de telles turbines et de mesurer en particulier l'évolution angulaire des efforts hydrodynamiques sur les pales. Ces efforts sont mesurés par un dispositif à capteurs piézoélectriques associé à un dispositif de régulation et de transformation d'énergie par génératrice de courant synchrone. Le processus de conception ainsi que les étapes de mise au point et de caractérisation de ces sous-ensembles sont ensuite exposés. Enfin, une campagne d'essais permet d'apporter des conclusions d'ordre méthodologique et technologique sur les travaux présentés.

Dans cette thèse, l'interaction de l'hydrogène avec la structure cristalline d'alliages de palladium contenant du cérium et du zirconium a été étudié. Les alliages synthétisés dans un four à arc, dans les compositions Pd0.97Ce0.03; Pd0.97Zr0.03 et Pd0.97Zr0.015Ce0.015, ont été laminés à froid et un échantillon de chaque alliage a été soumis à une oxydation interne par traitement thermique sous différentes conditions.<br />L'oxydation interne promeut la formation de précipités d'oxydes de cérium et zirconium dans les alliages. Ceux-ci ont été caractérisés par microscopie électronique à balayage et par transmission. Les alliages ont aussi été testés par perméation à l'hydrogène pour caractériser l'influence de la microstructure sur la diffusivité et solubilité de l'hydrogène ainsi que sur la formation d'hydrures dans ces alliages. Les alliages oxydés internement à 1073 K pendant 24 h présentent des valeurs de diffusivité d'hydrogène plus faibles (0,3 x 10-11m^2s^-1 pour l'alliage Pd0,97Zr0,03) et des valeurs de solubilité d'hydrogène plus grands (5672 molHm-3 pour l'alliage Pd0,97Zr0,015Ce0,015) par rapport aux autres échantillons traités dans d'autres conditions, à cause de la formation de précipites nanométriques de CeO2 et ZrO2 provenant de l'oxydation interne. Ces précipités sont cohérents avec la matrice de palladium, distordent beaucoup la matrice et, pour cette raison, interagissent effectivement avec l'hydrogène. Avec l'augmentation de la taille des précipités, l'interaction avec l'hydrogène diminue, les valeurs de diffusivité augmentent et les valeurs de solubilité de l'hydrogène diminuent dans les alliages. En relation à la formation de phase hydrure, les échantillons sans traitement d'oxydation interne présentent une plus grande difficulté à former des hydrures par rapport à ceux oxydés internement, à cause de la présence d'atomes en solution solide et de grandes quantités de dislocations et lacunes dans la matrice de palladium, qui ne permettent pas à la matrice de former une phase hydrure.

Dans un contexte réglementaire contraignant (REACh), ce projet a pour but de développer une méthode permettant d'évaluer, le plus amont possible du processus de conception, le risque chimique potentiellement présenté par un équipement aéronautique depuis sa livraison jusqu'à sa fin de vie. Le résultat s'intègre dans l'ensemble des paramètres gérés par les concepteurs, dans un but d'amélioration de la traçabilité des substances dangereuses et de maîtrise du risque chimique présenté par l'équipement. Le développement de la méthode s'appuie tant sur l'analyse des modes d'évaluation classiques de risques chimiques, pour différents périmètres, que sur celle des pratiques de conception aéronautiques. En parallèle, des tests in situ en Bureaux d'Etudes sont réalisés itérativement, permettant de définir des outils d'évaluation et d'aide à la décision adaptés aux besoins identifiés des concepteurs. Les travaux aboutissent à la proposition d'une méthode permettant au concepteur de répondre à la problématique risque chimique à partir des seules données issues du processus de conception, rendant cette nouvelle approche miscible à ses activités quotidiennes.

Dans la réalisation de circuits intégrés hybrides électroniques - photoniques pour les réseaux télécom, les modulateurs intégrés plasmoniques pourront jouer un role essentiel de codage de l'information en signaux optiques. Cette thése montre la réalisation d'une approche modulateur plasmonique a effet de champ, intégrée en silicium en utilisant les technologies CMOS standards. Ce modulateur MOS plasmonique présente diverses propriétés intéressantes, a savoir un confinement optique fort, permettant une augmentation de l'interaction lumiére matiére. Ces modulateurs plasmoniques permettent aussi de réduire l'inadéquation entre la taille des dispositifs en photonique Si et celle de l' électronique, ce qui permet d'envisager une convergence de leur fabrication en technologie VLSI sur une meme puce. Le modulateur étudié dans ce mémoire repose sur l'accumulation de porteurs dans un condensateur MOS a grille cuivre integer dans un guide d'onde en silicium, nécessitant aux technologies front end et back end Cu d etre combinés de quelques nanométres l'une de l'autre. Nous présentons aussi de nouveaux designs pour injecter de la lumiére a partir de guide d'onde SOI dans un guide a nanostructure plasmonique et les mesures d'une modulation électro-optique dans les structures MOS plasmoniques

Ce travail de thèse concerne l'étude de l'influence des ultrasons sur les transferts de chaleur. Il a été réalisé à partir de la conception d'un échangeur de chaleur dont la structure peut être mise en vibration à sa fréquence de résonance dans la gamme des ondes ultrasonores : 35 kHz. L'influence des ultrasons sur l'augmentation des transferts thermiques a ainsi pu être mise en évidence directement au sein du système. L'étude bibliographique a mis en avant l'originalité de ce travail, qui correspond à une première approche relative à un échangeur fluide-fluide. La conception de l'échangeur, du banc d'essais et du système d'acquisition dédiés a fait l'objet de la première partie de ce travail. Ensuite, la mise au point de méthodes pour l'analyse des performances énergétiques et leur implémentation ont constitué une deuxième partie. Enfin, des configurations opératoires variées (régimes d'écoulement, configurations hydrauliques, matériaux constitutifs, ...) ont pu être étudiées. De plus, le potentiel des ultrasons quant à la réduction de l'encrassement au sein de l'échangeur a aussi été mis en évidence.

Le travail collaboratif fait participer des équipes qui doivent partager et échanger l'information sur le produit tout en travaillant avec différents outils métiers. Les processus complexes de conception du produit exigent l'utilisation d'un ensemble d'outils métiers hétérogènes tels que les outils de CAO et de FAO. Notre travail de thèse propose une approche fédérée basée sur l'Ingénierie Dirigé par les Modèles pour l'interopérabilité des outils métiers. Dans ce travail nous utilisons le modèle PPO (Produit Processus Organisation) comme modèle de fédération pour l'échange et le partage d'informations. Ce travail décrit comment nous structurons la synchronisation entre outils métiers hétérogènes. Un cas d'étude est appliqué à l'outil de FAO EspritTM lui permettant d'interopérer avec l'outil de CAO SolidWorksTM à travers l'environnement collaboratif PPO.

Le sujet traité concerne le processus d'innovation, si important aujourd'hui pour la compétitivité des entreprises. Après une relecture des travaux de la littérature sur la conception pour innover, les travaux de thèse se centrent précisément sur les prises méthodologiques du processus de conception en innovation. D'abord, après une précision sur la définition du livrable de ce processus, nommée innovation potentielle, sont identifiés deux indicateurs de résultat relatifs au potentiel de nouvelle proposition de valeur et à la faisabilité technologique ainsi que l'intérêt majeur de considérer un raisonnement de conception exploratoire. Pour pouvoir initier ce dernier, par l'énoncé d'une nouvelle intention, le modèle "multi-entrées" PST propose au travers des trois dimensions, Potentiel (P) - Système (S) - Techno (T), de nombreux angles d'attaque possibles. Ensuite, la thèse s'attache à préciser plus particulièrement le raisonnement de conception exploratoire en le présentant comme un jeu de questions "logique" au travers là aussi des trois dimensions P, S et T (modèle "multi-questions" PST). Le rôle majeur de l'activité de modélisation dans ce type de raisonnement (PST) et plus globalement en innovation est alors mis en exergue. Enfin, il est montré comment exploiter et affiner les résultats d'un raisonnement PST pour obtenir un livrable de conception satisfaisant au mieux les indicateurs de résultat identifiés, d'abord en utilisant des outils de comparaison permettant de préciser la définition de l'objet à concevoir tant en termes d'objectifs à satisfaire que de caractéristiques de solution, et ensuite en présentant différentes voies amenant à améliorer la nouvelle proposition de valeur du produit, afin que l'innovation potentielle devienne réelle. Les travaux se concluent sur leur apport (prises méthodologiques) dans la pratique de la conception pour innover et sur des perspectives portant sur l'intérêt d'un outil logiciel et sur la forme de l'organisation supportant le processus proposé.

La consommation énergétique, et en particulier électrique, des bâtiments est grandement influencée par le comportement de ses usagers. L'analyse de l'usage électrique au travers d'un retour d'expérience réalisé sur une plateforme bâtiment-test nous a permis d'identifier qu'il pouvait exister différentes formes de satisfactions des usagers remettant en question la notion même d'efficacité énergétique d'un bâtiment. Afin de pouvoir intégrer l'acteur humain dans la conception de systèmes complexes bâtiment, nous proposons de définir la notion d'efficacité énergétique d'usage (EUE). Cette notion repose en particulier sur la satisfaction des usagers vis à vis d'un service que l'on a pu décomposer et quantifier au travers de fonctions de satisfaction rationnelles et sensibles. Le but de cette proposition est la construction d'un diagramme de compromis Coût / Satisfaction qui se positionne à la fois comme un outil effectif d'aide à la décision pour la conception de systèmes énergétiques du bâtiment intégrant l'usager et comme outil d'aide à la sobriété énergétique.

Le contexte scientifique de cette thèse s'inscrit dans le domaine de la bioélectronique et l'objectif vise la mise au point de dispositifs diamant pour des applications en chimie analytique, diagnostic clinique ou encore dans le domaine médical. Un des axes de travail est basé sur la mise au point d'une nouvelle technique de fonctionnalisation du diamant hydrogéné. Cette méthode est rapide, simple, mono-étape et ne nécessite pas d'apport extérieur d'énergie. La caractérisation du greffage par FTIR a permis de proposer un mécanisme réactionnel qui a été corroboré par l'étude de la cinétique réactionnelle. Nous avons mis en évidence que ce procédé permet l'obtention d'une liaison covalente stable carbone-carbone. Elle se révèle particulièrement adaptée à l'immobilisation directe d'espèces biologiques. En utilisant cette technique de greffage, il a été possible de concevoir des biopuces à ADN et protéines, ainsi qu'un biocapteur au peroxyde d'hydrogène de troisième génération. Enfin, le procédé étant basé sur la simple mise en contact de la solution de greffage avec le substrat, il est possible de structurer les dépôts à l'échelle nanométrique en faisant appel au Dip-Pen Nanolithography. En parallèle, un nouveau matériau composite diamant/nanotubes de carbone a été mis au point pour augmenter la surface développée des électrodes de diamant dopé au bore et en accroitre ainsi les performances. Dans ce cadre, une technique de gravure catalytique assistée par filament chaud a été utilisée pour enterrer des nanoparticules dans la couche diamant. Ces dernières assurent par la suite la croissance des nanotubes de carbone par dépôt chimique en phase vapeur. Cette méthodologie assure ainsi une meilleure adhérence des nanotubes sur leur substrat et permet de pallier aux problèmes de toxicité des nanotubes vis-à-vis des milieux biologiques.