O objetivo deste trabalho foi a produção de blendas a partir de zeína e amido de milho, procurando unir de forma otimizada as propriedades dos polímeros e suas características de processabilidade e o entendimento da correlação estrutura-propriedades destas blendas. Misturas de amidolzeína foram preparadas nas proporções de 0/100, 10190, 20180, 30170, 50150, 80120 e 10010 massa/massa%, utilizando glicerol como plastificante nas proporções de 22, 30 e 40% em relação a massa total dos polímeros. As formulações foram processadas em um misturador interno, tipo Haake, conectado ao reômetro de torque a 160°C. As misturas obtidas foram moldadas por compressão a 160°C. As propriedades das blendas foram aliadas por ensaios de absorção de umidade, difração de raios X, ensaios mecânicos (tração), calorimetria exploratória diferencial (DSC), termogravimetria (TG), análise termo dinâmica-mecânica, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia ótica. As blendas com 22% de glicerol foram avaliadas também quanto a biodegradabilidade, utilizando a técnica de biodegradação aeróbia. A adição da zeína facilitou o pmcessamento das misturas, conforme o observado durante o processamento no reômetro de torque. A presença da zeína não afeta a cristalinidade do amido nas blendas e não ocorre a formação de novas estruturas cristalinas devido a mistura. As blendas amidolzeína apresentaram menor estabilidade térmica que o amido termoplástico e zeína plastificada separadamente e a estabilidade térmica das blendas diminuiu com o aumento do teor de glicerol. As propriedades mecânicas das blendas foram dependentes do teor de zeína e de glicerol. A adição de zeína na lenda provocou aumento no módulo de elasticidade e na resistência a tração e diminuição da deformação , enquanto que o gliceml provocou diminuição em todas estas propriedades. As blendas apresentaram-se imiscíveis em todas as composições estudadas. A zeína plastificada mostrou biodegradação mais acentuada que o amido termoplástico e as blendas apresentaram biodegradação intermediária entre o amido e a zeína. / In this work were investigated blends from zein, which is a com protein, with com starch. The objective of this work was optimizing the polymers properties and their processing characteristics and looking for a structure-properties correlation of these blends. The mixtures of pure polymers and starchlzein blends were prepared using glycerol as plasticizer in a batch mixer connected to a torque rheometer. The zein content varied from 20 to 80% and three levels of glycerol were used, 22, 30 and 40 % of total starch plus zein weight, on a dry basis. The mixtures obtained were molded by compression at 160 OC. The blends were characterized by water absorption experiments, wide-angle X-ray diffraction, thermogravimetry (TG), differential scanning calorimetry (DSC), tensile test, dynamical mechanical thermal analysis (DMTA), scanning electron microscopy (SEM), optical microscopy. Additionally the biodegradability of starchtzein blends were evaluated by aerobic test. The torque behavior of the starchtzein blends shows that zein acts as a processing agent, reducing the melt viscosity of the mixture and facilitating the plasticization of starch. No evidence of the zein affecting the type or amount of crystal structure of thermoplastic starch was observed. The zein proved to be effective to reduce the water absorption of the blends. Mechanical properties of blends depends on the glycerol and zein contents. Young\'s modulus and ultimate tensile strength increase sharply with increasing zein content, while that the glycerol caused reduction on these properties. The blends were immiscible and phase invesion was observed. The results of biodegradation aerobic showed that after 45 days the zeína unfastened greater COz mass than the starch. This indicates that the zein biodegradation occurs more easily than the starch. The blends presented intermediate biodegradtion between the starch and the zein.

Orientador: Daniel Barrera-Arellano / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-06T15:39:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gandra_KellyMoreira_M.pdf: 1137892 bytes, checksum: c62265ea73c74fcfb1668239f18a502a (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo:As ceras apresentam propriedades importantes para a utilização nas indústrias alimentícia, farmacêutica, química, cosmética, de limpeza e polimento. O conhecimento exato de suas características e componentes é essencial para sua aplicação. A cera de cana-de-açúcar (Saccharum officinarum) extraída da torta de filtro, um subproduto da indústria sucro-alcooleira, pode ser uma alternativa às ceras vegetais, animais e sintéticas. Sendo o Brasil o maior produtor de cana-deaçúcar e maior exportador de açúcar do mundo, a quantidade de torta de filtro disponível para a produção de cera é bastante elevada. O objetivo deste trabalho foi estudar os processos de obtenção e purificação da cera bruta de cana-deaçúcar para obter frações específicas e de melhor qualidade tecnológica. Os rendimentos da extração de tortas de filtro de cana orgânica e mista (aproximadamente 30% de cana queimada e 70% de cana não queimada) com hexano foram de 5,9 e 7,0% em cera bruta. As propriedades físico-químicas, térmicas e a composição em ácidos e álcoois graxos das ceras brutas não foram afetadas pela origem da torta. Os rendimentos do processo de purificação, utilizando-se o Método de Álcool Frio, foram de 57,8 a 63,8 % em cera purificada, 10,4 a 15,8% em cera dura e 25,2 a 25,4% em óleo. Para o processo de purificação empregando-se o Método de Álcool Quente, os rendimentos obtidos foram de 88,0 a 89,8% em cera mole e 9,2 a 11,2% em cera dura. As frações obtidas pelos dois processos (Álcool Frio e Álcool Quente) geraram frações com composição, características físico-químicas e propriedades térmicas diferentes, entretanto, independentes da origem da cera bruta (orgânica ou mista) e adequadas para diversas aplicações / Abstract: Waxes have important properties for use in food, cosmetic, pharmaceutical and chemical industries, and for cleaning and polishing applications. The accurate knowledge of their characteristics and components is essential for their application. Wax recovered from sugarcane (Saccharum officinarum) filter cake, a by-product of the sugar and alcohol industry, represents a potential alternative to vegetal, animal and synthetic waxes. Being Brazil the greatest of sugarcane producing and sugar exporting country, the amount of available filter cake for wax production is sufficiently high. The objective of this project was to study the extraction and fractionation process of crude sugarcane wax to obtain specific fractions of improved technological quality. Two types of filter cake (from organic and mixed (30% non-organic and 70% organic) sugarcane) were extracted with hexane and yielded 5.9 and 7% crude sugarcane wax, respectively. The physical-chemical properties and thermal and the fatty acids and alcohols composition of crude waxes was not affected by the origin of the filter cake. The yields of the purification process, using the Cold Alcohol Method, were of 57.8-63.8% purified wax, 10.4- 15.8% hard wax and 25.2-25.4% oil. For the purification process using the Hot Alcohol Method, the yields were of 88-89.8% soft wax and 9.2-11.2% hard wax. The fractions obtained by the two processes (Cold Alcohol and Hot Alcohol) had different compositions and thermal and physical-chemical properties physicistchemistries and, however, independent of the origin of the crude wax (organic or mixed) and adequate for diverse applications / Mestrado / Mestre em Tecnologia de Alimentos

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2015-04-10T16:38:07Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2015-04-10T16:38:07Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / O desenho planar para as células a Combustível de Óxido Sólido (SOFC) é melhor do que o tubular devido a sua maior densidade de corrente e menor custo de fabricação. No entanto, o projeto de SOFC planar requer selantes para evitar o vazamento de combustível e a mistura de gases em altas temperaturas. Os vidros e os vitrocerâmicos têm demonstrado serem os mais adequados por apresentarem boa compatibilidade com outros componentes da célula nas temperaturas de trabalho das SOFCs (700-1000°C). No presente estudo, uma série de composições pertencentes ao sistema BaO-Al2O3-SiO2 (BAS) com a adição de B2O3 foram sintetizados tomando as proporções apropriadas de cada óxido constituinte. Propôs-se melhorar este sistema utilizando-se formadores e teores relevantes de modificadores estruturais, de forma a compatibilizar tanto o desempenho térmico por meio do coeficiente de expansão térmica (CET) como a compatibilidade química com os demais componentes da célula. A originalidade deste estudo está na busca destas características em regiões de composições ainda não exploradas, localizadas dentro do triangulo de compatibilidade BS-B2S-BAS2 na região rica em bário do sistema ternário. Entre estes vidros sintetizados quatro composições (BAS-4, BAS-5, BAS-6 e BAS-7) foram escolhidas porque são as mais adequadas às solicitações termomecânicas exigidas para um material vítreo atuar como selante em SOFC. / Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Orientador: Amauri Garcia / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-08T17:48:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_JorgeAyrtonda_M.pdf: 5941604 bytes, checksum: 9ec8b76ce4cbb57c06994f1a8307f767 (MD5) Previous issue date: 2007 / A análise térmica é amplamente utilizada como método de controle de processos metalúrgicos e na investigação da composição química de ferros fundidos na prática de fundição. Um meio confiável de avaliação da composição de ferros fundidos é disponibilizado pela técnica do Carbono Equivalente, que é baseada na mudança de inclinação da curva de resfriamento na temperatura liquidus durante o resfriamento de uma amostra de ferro fundido a partir do estado líquido. O presente trabalho é focado no desenvolvimento de um novo sensor para análise térmica, um sensor de imersão, que objetiva contribuir com determinações mais confiáveis de composição durante as operações de fundição. Foram desenvolvidos experimentos em diferentes empresas de fundição, utilizando-se tanto o sensor de imersão quanto o tradicional sensor tipo cápsula, normalmente utilizado na prática de fundição. As comparações de composições químicas, medidas por essas duas técnicas e medidas fornecidas por análise de espectrometria de emissão óptica, demonstram que geralmente o sensor de imersão fornece resultados mais confiáveis. Uma análise térmica realizada durante o resfriamento de ferro fundido em um dispositivo unidirecional com uma coquilha, e utilizando um conjunto de termopares, permitiu também a determinação quantitativa de variáveis térmicas de solidificação, tais como: coeficientes transitórios de transferência de calor metal/molde e molde/ambiente e taxa de resfriamento à frente da isoterma liquidus / Abstract: Thermal analysis is a widely used method for metallurgical process control and investigation of alloy composition of cast irons in foundry practice. A reliable means of rapidly evaluating the composition of cast irons is available by the Carbon-Equivalent technique, which is based on the change in thermal arrest temperature of the liquidus as the sample of molten cast iron freezes. The present work focuses on the development of a new sensor for thermal analysis, a dip-sensor, wich aims to contribute to more reliable determination of alloy composition during casting operation. Experiments were carried-out in different foundries by using both the dipsensor and the traditional capsule-sensor, which is normally used in foundry practice. The comparison of alloy compositions measured by these two techniques with analysis performed by Arc/Spark spectrometry has shown that generally the dip-sensor provides more reliable results. Thermal analysis conducted during cooling of molten cast iron in a unidirectional chill apparatus, by using a set of thermocouples, has also permitted the quantitative determination of solidification thermal variables, such as: transient metal/mold and mold/ambient heat transfer coefficients and tip cooling rates / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Submitted by Renata Lopes (renatasil82@gmail.com) on 2017-06-08T19:46:26Z No. of bitstreams: 1 lyanemarisemoreirarochacosta.pdf: 4564563 bytes, checksum: e7d42b4e4fd043b15223cacd5d982eac (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2017-06-26T20:27:37Z (GMT) No. of bitstreams: 1 lyanemarisemoreirarochacosta.pdf: 4564563 bytes, checksum: e7d42b4e4fd043b15223cacd5d982eac (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-26T20:27:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 lyanemarisemoreirarochacosta.pdf: 4564563 bytes, checksum: e7d42b4e4fd043b15223cacd5d982eac (MD5) Previous issue date: 2012-03-09 / CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Este trabalho teve por objetivo estudar a influencia de materiais nanoestruturados no transporte térmico em meio líquido e sua aplicabilidade como fluidos de dissipação de calor. Foram estudados nanofluidos de base aquosa contendo nanopartículas esféricas de ouro e prata, bem como nanofolhas de grafeno, nanotubos de carbono, fulerenos e nanofios de fulerenos. Para a caracterização estrutural dos nanofluidos foram utilizadas a espectroscopia de extinção/absorção UV-visível, microscopia de força atômica (AFM) e espectroscopia via espalhamento Raman. Com base na teoria de espalhamento de Mie foi possível estimar a distribuição de tamanhos para as nanopartículas metálicas. Com as imagens de AFM foram obtidos tamanhos de partículas, principalmente para as nanoestruturas de carbono. A qualidade e tipo de nanoestrutura de carbono foram definidos com auxílio da espectroscopia Raman. Os nanofluidos foram termicamente caracterizados através da espectroscopia via efeito de lente térmica. Obteve-se aumento na eficiência térmica para os nanofluidos com nanopartículas metálicas. No entanto, o mesmo não ocorreu com as dispersões de carbono nanoestruturado. Assim, mostraram-se como alternativas promissoras de fluidos de resfriamento os nanofluidos com nanopartículas metálicas. / This work was intended to study the influences of nanostructured materials in thermal transport in liquid medium and the applicability of these new materials as heat dissipation media. We studied aqueous nanofluids containing spherical nanoparticles of gold and silver, as well as Graphene nanosheets, carbon nanotubes, Fullerenes and Fullerene nanowires. For structural characterization of these nanofluids, extinction/ absorption UV-visible spectroscopy, atomic force microscopy (AFM) and Raman scattering spectroscopy have been used. Based on Mie scattering theory it was possible to estimate the distribution of sizes for metal nanoparticles. With AFM images were obtained particle sizes, mainly for the nanocarbon structures. The quality and type of nano carbon structure were defined with help of Raman spectroscopy. The heat transfer characteristics were obtained through thermal lens spectroscopy. We obtained thermal transport enhancement for metallic nanofluids. However, the same did not occur with nanocarbon nanofluids. Thus, the metallic nanofluids proved to be promising alternatives as cooling fluids.

Orientador: Ana Rita Morales / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-24T18:19:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pereira_RenatoBrisigueli_M.pdf: 31889860 bytes, checksum: dc126cb07343f751172187cc992844e7 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Neste trabalho foram avaliados os efeitos de aditivo modificador térmico (MT), aditivo modificador de impacto (MI) e tratamento de recozimento nas propriedades térmicas e mecânicas do poli(ácido lático), PLA. As propriedades térmicas foram avaliadas por meio de ensaios de temperatura de deflexão térmica (HDT) e ponto de amolecimento Vicat e a partir de curvas de calorimetria diferencial de varredura (DSC) de cada composição testada. As propriedades mecânicas foram avaliadas a partir de ensaios de resistência à tração. As alterações morfológicas na estrutura cristalina das amostras também foram analisadas por análise de difração de raios¿X. O uso dos aditivos propostos não se mostrou viável para o aumento da temperatura de deflexão térmica (HDT) e do ponto de amolecimento Vicat do PLA estudado. Estas propriedades mostraram-se sensíveis ao aumento do grau de cristalinidade que aumentou de 3% do PLA puro para aproximadamente 12% do PLA modificado, porém não foi suficiente para promover as melhorias esperadas. O tratamento de recozimento foi mais efetivo que os aditivos promovendo aumento no grau de cristalinidade para valores de até 44% e elevou os valores de HDT em torno de 10ºC e de Vicat em mais de 70ºC. A temperatura de transição vítrea, Tg, foi pouco alterada, sendo observados uma tendência de redução pela presença dos aditivos e um discreto aumento pelo recozimento. A cristalização a frio do PLA foi acelerada pelo aditivo nucleante e totalmente eliminada pelo tratamento de recozimento. O módulo de elasticidade apresentou aumento significativo pela adição dos aditivos testados, o que não foi observado para a resistência à tração e para o alongamento. O recozimento também foi significativo, porém, diferentemente do esperado, causou redução em todas as propriedades mecânicas. A maior cristalinidade observada deveria ter aumentado o módulo elástico, bem como a resistência à tração, o que não ocorreu por uma possível degradação causada pelas condições empregadas no tratamento térmico. As modificações no estado cristalino também foram acompanhadas pela alteração na transparência das amostras e por difração de raios-X que identificou a predominância da fase ?, caracterizada por uma célula unitária ortorrômbica. Para potenciais aplicações industriais os teores adequados de aditivos e uma análise detalhada do processo são necessários, incluindo-se o tempo e temperatura de resfriamento durante o processo de moldagem, para que o material final possa apresentar as propriedades desejadas / Abstract: This work evaluated the effects of a thermal modifier additive, an impact modifier additive, and an annealing treatment over the thermal and mechanical properties of the poli(lactic acid) (PLA). The thermal properties were evaluated through heat deflection temperature (HDT) and Vicat softening point measurements and through differential scanning calorimetric (DSC) curves of each tested composition. The mechanical properties were evaluated through tensile strength measurements. Morphological changes in the crystalline structure of the samples were also analyzed through X-ray diffraction. The use of the proposed additives was not feasible to increase the heat deflection temperature (HDT), and the Vicat softening point of the studied PLA. These properties were sensitive to the degree of crystallinity that was increased from 3% of the pure to around 12% of the modified PLA, but was not sufficient to promote the expected improvements. The annealing treatment was more effective than the additives and promoted an increasing of the degree of crystallinity to values up to 44%, it also increased the HDT values in approximately 10°C and the Vicat in more than 70°C. The glass transition temperature, Tg, was slightly altered, being observed a tendency of reduction by the presence of additives and a minor increase by the annealing treatment. The cold crystallization of the PLA was accelerated by the nucleating additive and completely eliminated by annealing treatment. The modulus of elasticity was significantly increased by the addition of the tested additives, but not for the tensile strength and the elongation. Annealing was also significant, however, unlike the expected, caused a reduction in all the mechanical properties. The higher crystallinity observed should have increased the elastic modulus and the tensile strength, which did not occur because of a possible sample degradation caused by annealing treatment conditions employed. Changes in the crystalline state were also accompanied by changes in the transparency of the samples and through X-ray diffraction where it was identified the prevalence of the ? phase, characterized by an orthorhombic unit cell. For potential industrial applications the appropriate levels of the additives and a detailed analysis of the process is required, including time and temperature of cooling during the molding process, so that the final material can offer the desired properties / Mestrado / Engenharia Química / Mestre em Engenharia Química

Orientador: Yoon Kil Chang / Tese (doutorado)- Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-03T16:41:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sebio_Leonard_D.pdf: 5261418 bytes, checksum: c5f42d63b358e2b0af36c89bdbdd0259 (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: Devido ao crescente acúmulo de lixo proveniente de plásticos sintéticos, agredindo o ecossistema, diferentes estratégias estão sendo seguidas com o intuito de procurar diminuir essa agressão através da prevenção, redução, reciclagem, valorização química dos materiais sintéticos e especialmente oo uso de polímeros biodegradáveis. O uso de amido como materiais termoplásticos é promissor devido principalmente à disponibilidade natural desse produto, que é extraído de uma fonte inesgotável de matérias-primas (cereais, raízes, tubérculos, etc.). No entanto, as blendas não são totalmente biodegradáveis. Nessa ótica a presente pesquisa envolveu o uso de processo de extrusão termoplástica de dupla rosca e uma matriz retangular apropriada para produzir materiais laminados termoplastificados biodegradáveis a base de amido e gelatina plastificados por glicerol e água susceptíveis de serem moldados na forma de descartáveis, etc. Foi empregada a metodologia de superfície de resposta (MSR) para estabelecer modelos matemáticos preditivos baseados em Modelo Central Composto Rotacional (CCDR), num planejamento fatorial completo 23 de 5 níveis e de 3 variáveis independentes, a saber as concentrações de gelatina (50,0; 100,0, 150,0 g/g base úmida), de glicerina (50,0, 100,0, 150,0 g/g) em 1000g da blenda e umidade (30, 35, 40 %). As respostas obtidas das combinações 2 a 2 dos 3 fatores foram avaliadas considerando as propriedades mecânicas de tração e de barreira dos laminados termoplásticos obtidos após extrusão, tais como: a Resistência Máxima à Tração, Percentagem de Alongamento, Elasticidade (Modulo de Young), Permeabilidade ao vapor de água e Índice de desintegração em meio aquoso. Foi em seguida, desenvolvida uma metodologia matemática de otimização de ensaios que permitiu a partir de uma fórmula de combinação de melhores respostas, escolher 6 ensaios principais entre os 18 do delineamento. Após escolher as amostras de melhores propriedades foram avaliadas as ropriedades fisico-químicas e morfológicas, a saber: Microscopia Eletrônica de varredura (MEV), Estimativa de Condições de Armazenamento, Absorção de Água, Difratometria de Raios-X e Índice de Cristalinidade Relativa. Para observar o comportamento térmico dos laminados, avaliou-se as seguintes propriedades térmicas: Condutividade Térmica, Análise Termogravimétrica (TGA), Análise Térmica Dinâmica Mecânica (TDMA) e Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC). As propriedades mecânicas foram principalmente influenciadas pelas concentrações de gelatina e de glicerol na avaliação dos laminados termoplásticos que apresentaram valor médio de resistência máxima à tração de 4,87 MPa; com valor máximo de 12,62 MPa; valor médio de porcentagem de alongamento de 46,46 % com máximo em 81,58% e valor médio de Módulo de Elasticidade de 160,70 MPa com máximo em 568,49 MPa. Quanto à permeabilidade ao vapor de água, apesar de ser influenciada exclusivamente pela concentração de glicerol, apresentou uma pequena variabilidade, pois o menor valor foi próximo do maior valor. Enquanto que o índice de desintegração em água foi dependente das concentrações de gelatina e do plastificante, onde foi observado que quanto menores ambas as concentrações, menor a desintegração. Avaliando o comportamento dos laminados em condições ambientais simuladas, verificou-se que alguns não sofreram alterações nas suas propriedades durante 25 dias de armazenamento a 65 e 75 % de UR. Os resultados de microscopia Eletrônica de Varredura indicaram que as diversas formulações empregadas em diferentes ensaios provocaram alterações na morfologia da matriz polimérica. As concentrações de gelatina e de glicerol influenciaram a cristalinidade dos laminados onde o laminado controle mostrou ser mais cristalino que os laminados dos ensaios formulados. O valor da condutividade térmica dos laminados revelou-se maior que o dos materiais sintéticos. Na degradação térmica, observou-se uma estabilidade até cerca de 230 oC quando iniciou-se a perda de massa observada através da termogravimetria, enquanto que as transições vítreas determinadas através de DMTA e DSC foram dependentes dos componentes das formulações dos ensaios e do tempo de armazenamento / Abstract: Due to the increasing accumulation of synthetic plastic rubbish, damaging the ecosystem, various strategies are being followed aimed at decreasing this aggression by way of prevention, reduction, recycling and chemical valorization of the synthetic materials, and especially by the use of biodegradable polymers. The use of starch to make thermoplastic materials is promising, due principally to the natural availability of the product, which is extracted from an endless stock of raw materials (cereals, roots, tubers etc.). However, the blends are not completely biodegradable. Thus this research involved the use of twin screw thermoplastic extrusion with an appropriate rectangular matrix, to produce biodegradable thermoplastic laminated materials based on starch and gelatin and plastified by glycerol and water, capable of being molded into the form of discardable products etc.. Response Surface Methodology (RSM) was used to establish predictive mathematical models based on the Central Compound rotational Design (CCRD) in a 23 complete factorial plan with 5 levels and 3 independent variables, these being the gelatin (50.0; 100.0; 150.0 g/g, wet basis) and glycerin (50.0; 100.0; 150.0 g/g, wet basis) concentrations in 1000g of mix, and the moisture content (30, 35, 40%). The responses obtained to the 2 x 2 combinations of the three factors were evaluated, considering the barrier and strain mechanical properties of the thermoplastic laminates obtained after extrusion, such as: Maximum resistance to strain, Percentage of stretching, Elasticity (Young's modulus), Water vapor permeability and the disintegration index in an aqueous medium. Mathematical methodology to optimize the trials was then developed which allowed one to choose the 6 main trials from the total of 18 from the design using a combination formula of best responses. After choosing those samples showing the best properties, the physical, chemical e morphological properties were evaluated using the following techniques: scanning electron microscopy (SEM), an estimate of the storage conditions, water absorption, X-ray diffraction and relative crystallinity index. The following thermal properties were evaluated in order to observe the thermal behavior of the laminates: Thermal Conductivity, Thermogravimetric analysis (TGA), Thermal Dynamic Mechanical analysis (TDMA) and Differential Scanning Calorimetry (DSC). The mechanical properties of the thermoplastic laminates were mostly influenced by the gelatin and glycerol concentrations, presenting a mean value for maximum resistance to strain of 4.87 MPa and a maximum value of 12.62 MPa; a mean value for % stretching of 46.46% with a maximum of 81.58% and a mean value for the Young's Modulus of 160.70 Mpa with a maximum of 568.49 MPa. With respect to water vapor permeability, despite being influenced exclusively by the glycerol concentration, this presented only slight variation, with the smallest value being similar to the largest value, whilst the disintegration index in water was dependant on both the gelatin and plastifier concentrations and the smaller the concentrations of these two concentrations, the smaller the disintegration. An evaluation of the behavior of the laminates under simulated environmental conditions, showed that some of them presented no alterations in their properties during 25 days of storage at 65 and 75% RH. The SEM results indicated that several of the various formulations used in the different trials caused alterations in the morphology of the polymeric matrix. The concentrations of gelatin and glycerol influenced the crystallinity of the laminates, the control laminate being more crystalline than those formulated in the trials. The Thermal Conductivity of the laminates was shown to be greater than that of the synthetic materials. For thermal degradation, stability was observed at about 230°C, point at which the materials started to loose mass as observed by the Thermogravimetric analysis, whilst the vitreous transitions determined by TDMA and DSC were dependant on the components of the trial formulations and storage time / Doutorado / Doutor em Tecnologia de Alimentos

Ces travaux traitent de l'utilisation de la thermographie infrarouge dans le cadre du contrôle non destructif des ouvrages de génie civil.Une première partie, traite de l’étude des paramètres influençant la mesure in situ, de la capacité de la technique à détecter la variation de propriétés intrinsèques au matériau, et de la détection de délaminations. Les résultats présentés sont issus de mesures expérimentales appuyées par une approche numérique aux éléments finis. Dans un premier temps, une étude sur la capacité de la thermographie infrarouge à détecter des variations de porosité ou de teneur en eau a été réalisée. Dans un second temps, des travaux sont menés sur la détermination des seuils de détection des délaminations en fonction des conditions d’exposition. Ils ont montré un seuil de détection correspondant à un rapport de 2, entre l’extension latérale du défaut et sa profondeur, pour un ensoleillement direct, et à un rapport de 3,3 pour un ouvrage soumis uniquement aux variations de température de l’air. La réalisation d’un suivi temporel combiné à l’étude de l’évolution des gradients temporels de température permet d’améliorer ces seuils de détection. Enfin, une étude originale sur le pontage présent au niveau des délaminations, a montré la prédominance de l’influence de celui‐ci sur la profondeur des délaminations.Une deuxième partie porte sur les travaux réalisés dans le cadre du projet ANR‐SENSO. Ils traitent de la combinaison des résultats issus de différentes techniques de CND dans le cadre plus large de l'amélioration des diagnostics pour la gestion du patrimoine. / This thesis focuses on the use of infrared thermography as a tool for non destructive testing ofbuildings. Mainly, the application is on civil engineering projects.The first part includes identifying the parameters that can affect this in situ technique. Thisparticularly deals with the infrared thermography capacity to detect intrinsic property variations, anddelamination detection. Combination of experiments on concrete slabs and numerical simulationsare used. In a first step, a study on the capacity of thermography to detect porosity and watercontent variation was conducted. In a second step a study on the thresholds for detectingdelaminations based on exposure conditions is carried out. As an outcome, the threshold that hasbeen detected corresponds to a ratio of 2 between the lateral extension of the defect and its depthto direct sunlight; while a ratio of 3,3 if it is exposed to air temperature variations. This studysuggests that a time monitoring combined with the study of the evolution of temporal temperaturegradients can improve the detection limits. Finally, an original study showed the predominance ofthe influence of bridging on the depth of delamination.The second part tackles the works carried out during the ANR project SENSO. Results fromdifferent non destructive tools were coupled for the purpose of improving diagnosis in the assetmanagement.

Les matériaux composites sont largement employés dans le domaine aérospatial grâce à leurs excellentes propriétés mécaniques, leur résistance aux chocs et à la fatigue, tout en restant plus légers que les matériaux conventionnels. Au cours des dernières années, l'industrie automobile a montré un intérêt croissant pour les procédés de fabrication et de transformation de matériaux composites à matrice thermoplastiques. Cela favorisé par le développement et l'optimisation des procèdes de mise en forme tels que le thermostampage, en vue de la réduction de temps de cycle. La modélisation et la simulation de ce procédé sont des étapes importantes pour la prédiction des propriétés mécaniques et de la faisabilité technique des pièces à géométrie complexe. Elles permettent d'optimiser les paramètres de fabrication et du procédé lui-même. À cette fin, ce travail propose une approche pour la simulation de la mise en forme des matériaux composites préimprégnés thermoplastiques. Un modèle viscohyperélastique avec une dépendance à la température a été proposé dans l'objectif de décrire le comportement du composite thermoplastique à l'état fondu. Et permets de faire des simulations de mise en forme à différentes températures. Au cours cette simulation, des calculs thermiques et mécaniques sont effectués de manière séquentielle afin d'actualiser les propriétés mécaniques avec l'évolution du champ température. L'identification des propriétés thermiques sont obtenues par homogénéisation à partir des analyses au niveau mésoscopique du matériau. La comparaison de la simulation avec le thermoformage expérimental d'une pièce représentative de l'industrie automobile analyse la pertinence de l'approche proposée. / Pre-impregnated thermoplastic composites are widely used in the aerospace industry for their excellent mechanical properties, impact resistance and fatigue strength all at lower density than other common materials. In recent years, the automotive industry has shown increasing interest in the manufacturing processes of thermoplastic-matrix composites materials, especially in thermoforming techniques for their rapid cycle times and the possible use of pre-existing equipment. An important step in the prediction of the mechanical properties and technical feasibility of parts with complex geometry is the use of modelling and numerical simulations of these forming processes which can also be capitalized to optimize manufacturing practices.This work offers an approach to the simulation of thermoplastic prepreg composites forming. The proposed model is based on convolution integrals defined under the principles of irreversible thermodynamics and within a hyperelastic framework. The simulation of thermoplastic prepreg forming is achieved by alternate thermal and mechanical analyses. The thermal properties are obtained from a mesoscopic analysis and a homogenization procedure. The comparison of the simulation with an experimental thermoforming of a part representative of automotive applications shows the efficiency of the approach.

Ce mémoire de thèse porte sur l'exploitation de l'effet Seebeck pour la caractérisation thermo-physique des matériaux thermoélectriques (TE) solides et liquides. Lors de travaux récents au sein du laboratoire, la technique photothermoélectrique (PTE) a été développée pour la caractérisation thermique de matériaux TE solides de faibles conductivités électriques. Dans ce travail, l'utilisation de cette technique a été généralisée à tous les matériaux TE solides (de faibles ou de hautes conductivités électriques). Cela est rendu possible par la prise en compte de la nature gaussienne de l'excitation thermique modulée à laquelle le matériau est soumis ainsi que par la compréhension des effets de couplage des mécanismes de transport thermique et électrique dans les matériaux TE. Dans cette thèse, plusieurs matériaux thermoélectriques solides ont été étudiés : le trisulfure de titane (TiS₃), les oxydes types Bi₂Ca₂Co₁,₇Oₓ, le séléniure du tellurure de bismuth (Bi₂Te₂,₄Se₀,₆). La tension auto-induite par effet Seebeck a été aussi exploitée pour la détection des transitions de phases que présentent certains matériaux thermoélectriques, ici le cas du séléniure de cuivre a été étudié. Une nouvelle procédure qui permet de déterminer l'évolution de la diffusivité thermique d'un matériau TE en fonction de la température est présentée. En plus des matériaux TE solides, la technique PTE a été étendue à l'étude des matériaux thermoélectriques liquides (LTE). Un modèle théorique qui décrit le signal délivré par un matériau LTE soumis à une excitation thermique périodique a été développé. Ensuite, une étude de l'évolution des propriétés thermiques d'un matériau LTE en fonction de la concentration d'un soluté a été réalisée. Enfin, l'approche dite de cavité résonnante d'ondes thermiques (TWRC) a été utilisée pour investiguer thermiquement des matériaux LTE. À notre connaissance, c'est la première fois que l'approche TWRC est utilisée pour l'analyse du signal généré par un liquide thermoélectrique. L'utilisation des LTE comme capteurs thermiques a été aussi abordée dans ce travail. / The use of the self-induced Seebeck effect in thermophysical characterization of solid and liquid thermoelectric (TE) materials is described in this manuscript. In previous works, the photothermoelectric technique (PTE) has been developed in our laboratory for the thermal characterization of solid TE materials having low electrical conductivities. In this work, we first generalized the use of the PTE technique to all solid thermoelectric materials (with high or low electrical conductivities). This is achieved by taking into account the Gaussian shape of the thermal source exciting the material as well as by the understanding of the coupling effects between thermal and electrical transport mechanisms when a TE material is submitted to a modulated thermal excitation. In this thesis, several solid thermoelectric materials were studied : Titanium trisulfide (TiS₃),Bi₂Ca₂Co₁,₇Oₓ oxydes and Bismuth Selenido-telluride (Bi₂Te₂,₄Se₀,₆). Then, the self-induced Seebeck voltage was used for the detection of phase transitions exhibited by certain thermoelectric materials. The case of the copper selenide (Cu₂Se) was studied. A new procedure allowing to follow the temperature dependance of the thermal diffusivity of solid TE materials is also presented. In this work, the PTE technique was extended to liquid thermoelectric (LTE) materials. Indeed, a theoretical model describing the signal delivered by a LTE material subject to a periodic thermal excitation has been developed. Then, a study of the evolution of the thermal properties of an electrolyte as function of a solute concentration was performed. Finally, the thermal-wave resonator cavity (TWRC) approach was used to characterize thermally LTE materials. As far as we know, this is the first method proposing a TWRC approach applied directly to the sensor itself. The use of LTE such as heat sensors was also addressed here.