Reproduction de : Thèse de doctorat : physique : Le Mans : 2006. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p. 184-185.

Depuis la nuit des temps, la matière est connue sous trois états, soient l'état solide, l'état liquide et l'état gazeux. Depuis, de nouveaux états ont été découverts. Les études au sein des laboratoires des professeurs Soldera et Lebel se concentrent sur ces états particuliers. Ils travaillent surtout sur les transitions de phases menant à ces états. Lorsqu'on parle de solide, on fait généralement référence à l'état cristallin, qui est un réseau bien structuré où les interactions à longue portée sont importantes et bien définies. Il existe toutefois une autre forme de solide où le désordre semble régner. Les interactions à longue portée ne sont pas prépondérantes. Il s'agit de l'état vitreux. Le passage de l'état liquide à l'état vitreux est appelé la transition vitreuse, et est caractérisé par une température, T[indice inférieur g] . Les principaux composés menant à l'état vitreux sont les polymères et les verres inorganique [i.e. inorganiques] tels que l'oxyde de silice, très répendus [i.e. répandus] et grandement étudiés. Les verres organiques sont une autre famille de composés qui présentent une phase amorphe stable. Le développement des technologies de pointe a suscité un intérêt pour les verres moléculaires dû à leurs propriétés intéressantes telles que leur structure bien définie et une bonne stabilité thermique. La T[indice inférieur g] détermine le domaine de températures où il peut être utilisé selon l'application recherchée. Les verres moléculaires ont beaucoup de potentiel en industrie, mais ils constituent une famille de matériaux fonctionnels méconnus. S'il reste beaucoup à apprendre sur les polymères, tout reste à apprendre sur les verres moléculaires. Il y a moins d'une vingtaine d'années que la triazine a commencé à être étudiée comme précurseur de verres moléculaires. La synthèse de verres efficaces peut être fastidieuse et ne procure pas nécessairement les propriétés recherchées. C'est pour cette raison que cette étude a été entreprise. L'idée de base de ce travail vise à trouver des moyens de prédire la T[indice inférieur g] , la première propriété recherchée, et ce, en se basant seulement sur la structure moléculaire. Pour relever ce défi, la voie considérée est la simulation atomistique faisant appel à un modèle tout-atome. Cette méthode a déjà fait ses preuves dans l'étude de la T[indice inférieur g] de polymères vinyliques, par les travaux du groupe du professeur Soldera. Bien que le principe de base soit resté le même, il [a] fallu apporter de légères modifications quant à son application aux systèmes étudiés. Suite à la paramétrisation du champ de forces utilisé, pcff, la simulation d'une quinzaine de molécules dont la T[indice inférieur g] expérimentale est connue a pu être conduite. Les résultats obtenus ont permis de révéler une linéarité entre les valeurs obtenues par simulation et les données expérimentales. Il est important de noter que la méthode a permis de distinguer les différents verres moléculaires étudiés bien que la seule différence entre les composés soit le groupement fonctionnel. Cet accord a permis d'effectuer diverses analyses au niveau moléculaire afin de mieux comprendre les facteurs qui influencent les valeurs de T[indice inférieur g] , et donc in fine d'apporter des indices pour une meilleure compréhension de cette transition fort complexe. Les fonctions de distribution radiale ainsi que la rotation des différentes fonctionnalités par rapport au noyau commun triazine, ont ainsi été regardées.

Thèse doctorat : Génie des Matériaux :Villeurbanne, INSA : 2002. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p. 135-142.

Thèse de doctorat : Physique : Strasbourg 1 : 2007. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p. 177-192.

Thèse doctorat : Chimie-Physique : Strasbourg 1 : 2006. / Titre provenant de l'écran-titre. Bibliogr. p8 .

Les verres moléculaires sont passionnants puisqu'ils soulèvent plusieurs interrogations quant à la nature même de leur existence. Comment expliquer l'émergence de la phase vitreuse au sein de petites molécules organiques d'une cinquantaine d'atomes? Existe-t-il une explication moléculaire permettant de comprendre ce phénomène ou s'agit-il d'une propriété d'ordre supérieur régie par ses propres lois où une interprétation au niveau moléculaire ne suffit pas à expliquer la formation d'un matériau vitreux? Est-il possible d'obtenir un modèle permettant de bien représenter la phase solide amorphe des verres moléculaires et prédire ses différentes propriétés physico-chimiques et mécaniques? C'est ce que la recherche présentée dans ce mémoire tente de résoudre en apportant quelques éclaircissements. Dans un premier temps, le lecteur sera plongé dans l'importance du projet avec un contexte littéraire actuel, un bref état de l'art de la recherche sur les verres moléculaires, ainsi qu'une brève présentation du chemin de pensée qui a mené à la création de ce projet de recherche sur les verres moléculaires. Dans un deuxième temps, il se verra montrer les différents concepts théoriques des techniques utilisées, que sont la spectroscopie par résonance magnétique nucléaire dynamique et l'analyse de ses bandes, ainsi que la simulation par calculs quantiques et par dynamique moléculaire, pour répondre aux questions précédentes. Dans un troisième et dernier temps, le lecteur se verra expliquer les différents résultats et leurs conséquences quant à la résolution du mystère des verres moléculaires, ainsi que les travaux qui demeurent à effectuer sur le projet pour parvenir à obtenir un bon modèle de prédiction pour les propriétés désirées. Les résultats obtenus au fil des travaux de recherche effectués et présentés en détail dans ce mémoire sont d'une grande importance pour la compréhension du phénomène de la phase vitreuse qui existe au sein des verres moléculaires. Entre autres, la quantification des énergies d'activation a permis de comprendre qu'en milieu solvaté, il faut avoir une énergie d'activation minimale d'environ 20kJ/mol pour une rotation d'angle dièdre pour qu'une phase vitreuse soit observée dans le matériau. De plus, les mesures ont montré que le modèle de simulation qui était utilisé avant le début de ces travaux de recherche n'était pas idéal pour bien représenter les mouvements au sein des verres moléculaires. Les mouvements en question incluent les oscillations des longueurs de liaisons, les oscillations des angles de valence et les rotations d'un angle dièdre autour d'une liaison. De nouveaux paramètres ont été obtenus par calculs quantiques et ils ont confirmé que les paramètres du champ de forces qui était utilisé n'étaient pas bons pour la simulation de verres moléculaires. Entre autres, les valeurs d'équilibre d'oscillations des longueurs de liaisons et des angles de valence n'étaient pas du tout les mêmes que celles définies dans le champ de forces utilisé. Les concepts associés aux travaux réalisés ainsi que les résultats obtenus ont été présentés dans plusieurs congrès, entre autres, au « Canadian Society for Chemistry » en 2015 et en 2016, respectivement à Ottawa (ON, Canada) et à Halifax (NS, Canada), sous forme d'affiches. Ils ont aussi été présentés aux congrès du centre québécois sur les matériaux fonctionnels en 2015, sous forme d'affiche, et en 2016, en présentation à l'oral.

Cette recherche s’attarde à comprendre l’effet des différents paramètres sur la mise en forme courbée de conduits en matériaux composites thermodurcissables pour y déterminer les meilleurs paramètres à utiliser dans le but de réduire les bris et de conserver le plus possible la forme ainsi créée. Parmi ceux-ci, il est question des paramètres de fabrications du conduit, de sa polymérisation, de son réchauffement avant la mise en forme courbée et de sa mise en forme elle-même. Pour comprendre l’effet des différents paramètres, des tests mécaniques (traction, compression), thermomécaniques (DSC, DMA) et de relaxation de contrainte à l’aide d’une instrumentation avec des jauges de déformation sont effectués. Ceux-ci révèlent des ajustements à apporter pour permettre un meilleur contrôle du procédé. Entre autres, le taux de polymérisation, l’angle d’orientation des fibres et la température de mise en forme sont les principaux facteurs importants pris en compte. En effet, la recherche révèle que plus la température de mise en forme courbée est près de la température de transition vitreuse du composite moins la forme courbée à tendance à se conserver. Cela est similaire avec l’orientation des fibres, plus elles sont orientées circonférentiellement plus ce problème est de taille. De plus, le taux de polymérisation a un impact considérable sur la déformation maximale et sur la rigidité à haute température.

La modification de la structure des matériaux par Détente Instantanée Contrôlée (DIC), implique nécessairement un processus d'autovaporisation instantanée en conditions thermodynamiques extrêmes de surchauffe du liquide. Les divers processus DIC de modification de la structure par expansion contrôlée, d'extraction et de refroidissement instantané sont d'un intérêt particulier. Les conditions opératoires et les caractéristiques spécifiques du produit interagissent mutuellement pour aboutir au meilleur résultat, principalement en termes de texture. Les modifications des caractéristiques structurelles généralement traduites par des taux d'expansion du produit, dépendent donc des conditions opératoires et des propriétés thermiques et rhéologiques de la matière. De nombreuses études initiales ont montré l'intérêt de déterminer l'évolution des divers processus à travers un suivi et un enregistrement instantané des images, des températures et de la pression à l'échelle de 1000 unités par seconde ; il a ainsi été indispensable de mettre en opération une caméra ultra rapide à 1000 images / s, des capteurs de température et de pression à temps de réponse de l'ordre du ms, placés dans le réacteur et au sein du produit. Une analyse fondamentale a prouvé l'importance de la thermodynamique, du transfert et de la problématique d'expansion pendant le traitement. L'analyse des expériences est réalisée par la détermination des taux d'expansion, surfacique et volumique, de la durée du processus d'expansion proprement dite, de l'analyse des caractéristiques micro-structurelles par MEB, mais principalement par la détermination de la température de transition vitreuse, de la différence de température minimale et d'ébullition, et du taux d'échange de chaleur. Plusieurs produits ont été étudiés (fromage, tofu, pomme, pomme de terre, carotte et banane). Des essais préliminaires adéquats ont permis d'identifier les domaines de variation des paramètres opératoires et d'adopter la méthode des plans d'expériences rota tables à cinq niveaux pour quantifier les diverses réponses nécessaires.

Les caractéristiques des systèmes collés ou peints époxyde-amine/métal dépendent des caractéristiques de chacun des constituants mais aussi de leur "combinaison". En particulier, l'interphase possède des propriétés spécifiques. La chimisorption de l'amine sur le métal et la dissolution de la couche d'hydroxyde initialement présente à sa surface sont simultanées. Le complexe organométallique créé réagit avec le monomère époxyde pour former un réseau aux propriétés physico-chimiques spécifiques. Lorsque la configuration des complexes permet leur cristallisation, et que leur produit de solubilité est dépassé, les complexes précipitent pour donner naissance à des cristaux de facteur de forme très important. Quand un polymère est réalisé avec ces complexes, les cristaux jouent le rôle de charges, induisant de nouvelles propriétés mécaniques. La formation d'une interphase a été observée en appliquant plusieurs amines sur différents métaux. La variation des propriétés physico-chimiques et mécaniques a été évaluée.

Cette thèse a pour but d'apporter une contribution à la compréhension des mécanismes de dégradation d'une résine organique thermodure soumise à un vieillissement thermo-radiatif. Les conditions de vieillissement sont un rayonnement gamma d'intensité 2 kGy/h à une température de 120°C, sous air. la durée de vie requise est de 4 ans, ce qui implique une dose cumulée de 70 MGy.<br />La première étape de l'étude concerne le choix bibliographique d'une résine époxy intrinsèquement résistante aux rayonnements. Cette résine a été retenue sur des critères d'aromaticité et de température de transition vitreuse élevée. Une fois la résine formulée, la deuxième étape a été dédiée au suivi des propriétés thermiques et mécaniques sous l'influence de vieillissements thermiques et radiochimiques :<br />i) sous vieillissements thermiques, il est apparu que la température de transition vitreuse reste constante après 600 heures à 220°C. Par contre, une fragilisation mécanique a été observée amenant à une forte diminution des propriétés à rupture. Cette fragilisation a été attribuée à une épaisseur de couche oxydée critique de l'ordre de 30 µm.<br />ii) sous vieillissements radiochimiques, la même fragilisation a été constatée avec une épaisseur de couche oxydée critique similaire. Il est apparu, de plus, une diminution de la température de transition vitreuse avec la dose d'irradiation. Ceci indique que le mécanisme prépondérant de dégradation de la résine est la coupure de chaîne sous atmosphère anaérobie. Un schéma mécanistique associé à un schéma cinétique a été proposé pour décrire l'évolution de la température de transition vitreuse en fonction des conditions d'irradiation. Les paramètres du modèle cinétique ont été identifiés par RMN du solide et RPE. Le modèle a été validé pour deux débits de dose à 120°C. L'accord global entre les valeurs calculées et expérimentales est satisfaisant.