Afin de répondre aux nouvelles exigences liées au développement durable, des entreprises telles que Saint- Gobain sont amenées à développer de nouveaux produits en vue de réduire les coûts de fonctionnement de leurs systèmes de fabrication de verre ainsi que les rejets de gaz à effet de serre. Une façon d’atteindre ces objectifs est d’améliorer l’isolation thermique des fours verriers par un accroissement des propriétés émissives des matériaux réfractaires constituants ces fours tels que le Jargal M et la BP mullite. La piste choisie pour l’amélioration des performances radiatives est la fonctionnalisation des matériaux de base afin qu’ils atteignent des hauts niveaux d’émissivité à la température de fonctionnement des systèmes de production. Cette stratégie permet de conserver les propriétés de résistance pyroscopique des matériaux de base tout en améliorant leurs performances radiatives. Une optimisation de ces deux matériaux a été effectuée par dopage avec des oxydes d’éléments de transition connus pour induire des propriétés hautement émissives dans le domaine de transparence de milieux diélectriques. Diverses techniques d’élaboration ont été testées comme le dopage en masse ou par imprégnation, afin de proposer des solutions efficaces et viables industriellement. L’étude de ces matériaux dopés a été réalisée par spectroscopie d’émission infrarouge en température à l’aide d’un dispositif expérimental développé au laboratoire CEMHTI utilisant un chauffage par laser CO2. Des observations par microsonde et microscopie électronique à balayage ont permis de corréler l’amélioration des propriétés radiatives à la texture, phases en présence et répartition des éléments dopants au sein des matériaux. Une étape de modélisation a également permis de compléter la démarche expérimentale en mettant en évidence l’influence de la texture et de la composition sur les propriétés radiatives. Cette partie intègre diverses étapes allant du traitement d’images issues de μ-tomographie X, la production de matériaux numériques ayant des textures maitrisées et leur caractérisation par simulation numérique utilisant les lois de l’optique géométrique et la méthode de lancer de rayons. / Evolution of global economy and green policy leads companies, like Saint-Gobain, to develop new productsto reduce the cost of their glass making systems and greenhouse gas emissions from glass furnaces. It isnecessary to improve thermal insulation of furnaces by increasing emittance property of refractory materialslike Jargal M and BP mullite. A way to improve radiative properties is the functionalization of materials toreach high levels of emissivity at working temperature and to keep refracterity of base materials.Improvement of optical properties of materials was made by adding emissive elements like transition oxides,known to induce high emissivity property in the transparent region of dielectric material. Several dopingtechnics were tested, for example mass doping or elements diffusion, to propose efficient and usefulsolutions for industries. Optical characterization was performed with an infrared spectrometry devicedeveloped in the CEMHTI laboratory, allowing measurement at high temperature thanks to CO2 laserheating. Microsonde and scanning electron microscopy observations were also done to correlateimprovement of radiative behavior with texture, phases and localization of doping elements into materials. Asimulation step has also been developed to complete experimental measurements and to show texture andvolume influences on radiative properties. This numerical procedure mixed image treatment from μ-tomography X analysis, generation of numerical samples with controlled texture and their characterization bynumerical simulation using geometrical optic laws and rays tracing procedure.

Ce mémoire est constitué de deux parties relativement indépendantes, dont la première partie porte sur les méthodes de mesure de température par méthodes Multi-Spectrales (pyrométrie optique passive), et la seconde sur la Caractérisation Thermique à haute température par transformations intégrales de matériaux orthotropes. Dans chacune de ces deux parties, les méthodes/modèles développés ont été traités du point de vue théorique, numérique, et expérimental. Dans la partie multi-spectrale, une méthode de mesure de température permettant de prendre en compte les variations spectrales de la chaine de mesure globale (incluant l’émissivité) a été présentée. De plus, une méthode de détermination des longueurs d’ondes optimales au sens de la minimisation de l’écart-type sur la température, a été développée. Enfin, il a également été montré que les longueurs d’ondes optimales pour les mesures mono-spectrales et bi-spectrales pouvaient être déterminées à l’aide de lois analogues à la loi de déplacement de Wien. Dans la partie Caractérisation Thermique, différentes méthodes et modèles ont été développés. Les méthodes proposées effectuent l’estimation des diffusivités longitudinales et transversales sur l’ensemble des harmoniques simultanément. De plus, ces méthodes permettent de s’affranchir du couplage thermique dû à la présence d’un porte-échantillon, et/ou d’effectuer des mesures de diffusivités pseudo-locales, en injectant comme conditions aux limites les informations expérimentales obtenues par caméra infrarouge. Enfin, les notions de corrélation entre les paramètres et de durée d’exploitabilité des harmoniques ont également été abordées / This thesis consists of two relatively independent parts, the first part focuses on methods of temperature measurement using Multi-Spectral (passive optical pyrometry) methods, and the second on the Thermal Characterization by integral transforms at high temperature of orthotropic materials. In each of these two parts, methods / models developed were treated from a theoretical point of view, numerical and experimental. In the multi-spectral part, a method of temperature measurement to take into account a spectral variation of the overall measurement chain (including the emissivity) was introduced. Moreover, a method of determining the optimal wavelengths in the sense of minimizing the standard deviation of temperature, has been developed. Finally, it has also been shown that the optimal wavelengths for mono-spectral and bi-spectral measurements could be determined with similar laws to Wien's displacement law. In the Thermal Characterization part, different methods and models have been developed. The proposed methods perform the estimation of longitudinal and transverse diffusivities on all harmonics simultaneously. Furthermore, they allow overcoming the thermal coupling due to the presence of a sample holder, and / or making pseudo-local measurements of diffusivities. Finally, the concepts of correlation between parameters and duration of harmonics exploitability were also discussed.This thesis consists of two relatively independent parts, the first part focuses on methods of temperature measurement using Multi-Spectral (passive optical pyrometry) methods, and the second on the Thermal Characterization by integral transforms at high temperature of orthotropic materials. In each of these two parts, methods / models developed were treated from a theoretical point of view, numerical and experimental. In the multi-spectral part, a method of temperature measurement to take into account a spectral variation of the overall measurement chain (including the emissivity) was introduced. Moreover, a method of determining the optimal wavelengths in the sense of minimizing the standard deviation of temperature, has been developed. Finally, it has also been shown that the optimal wavelengths for mono-spectral and bi-spectral measurements could be determined with similar laws to Wien's displacement law. In the Thermal Characterization part, different methods and models have been developed. The proposed methods perform the estimation of longitudinal and transverse diffusivities on all harmonics simultaneously. Furthermore, they allow overcoming the thermal coupling due to the presence of a sample holder, and / or making pseudo-local measurements of diffusivities. Finally, the concepts of correlation between parameters and duration of harmonics exploitability were also discussed