La rétification^® est une pyrolyse ménagée qui améliore l'hygroscopie, la stabilité dimensionnelle et la durabilité du bois. Elle se déroule en atmosphère inerte entre 180°C et 250°C, sans produits chimiques. L'industrialisation du traitement a ici été accompagnée par une double approche matériaux et procédés. D'une part, un plan d'expérience fractionnaire 2^5-2 et un complément sur le sapin pectiné ont permis d'analyser des paramètres comme l'essence, l'injection d'azote, la température et la durée de pyrolyse afin d'adapter le traitement à l'utilisation finale. Le démarrage du four prototype de 2 m³ a validé des protocoles de dispositions des thermocouples et des planches-tests. Un empilement soigneux est nécessaire et les planches sur dosse se comportent moins bien au traitement. On a testé à grande échelle et écarté une méthode non destructive des propriétés mécaniques par ultrason. D'autre part, la mise au point de traitements sur pilote, prototype et four industriel a permis de tester des modèles de simulation ou d'identification de l'avancée du traitement. Par analogie avec la métallurgie, un modèle simplifié établit une relation différentielle simple entre la température moyenne au coeur des planches et celle du four. La formulation incorpore implicitement les caractéristiques des planches et des transferts à leur surface et elle permet de reconstituer le profil des températures à l'intérieur de celles-ci. Elle est valable en l'absence de réaction et s'applique aussi au refroidissement du bois rétifié. On dispose ainsi d'outils de dimensionnement et d'optimisation du procédé en termes de puissance de chauffe ou de refroidissement accéléré. L'homogénéité des fours est simulée en fonction des rampes de températures et de la vitesse de brassage. La différence entre les températures expérimentales et celles modélisées en l'absence de réaction pourrait permettre de suivre en temps réel le début du séchage et l'avancée de la pyrolyse.

Les phosphures de métaux de transition nanométriques trouvent de nombreuses applications, notamment en catalyse hétérogène. Les silices mésoporeuses organisées (SMO) de type SBA-15, grâce à leurs paramètres physico-chimiques ajustables (surface spécifique, taille de pores, épaisseur de parois, etc.) et la reproductibilité de leurs synthèses, sont des supports de nanoparticules (NPs) de choix. Dans ce contexte, l'objectif de cette thèse est de synthétiser des NPs de phosphure de cobalt dans les pores de matrices de type SBA-15 à partir de clusters organométalliques comme uniques précurseurs. Dans une première partie, nous étudions le comportement de trois clusters contenant un ou plusieurs ligands phosphorés à haute température. Ceux-ci présentent des rapports Co/P différents, ce qui a un impact direct sur la phase phosphure obtenue après activation. Nous suivons également l'influence de l'atmosphère et de la température sur les phases formées lors du traitement thermique. Pour contrôler la taille et la polydispersité des NPs étudiées, nous avons imprégné le cluster précurseur [Co4(CO)10(µ-NH(PPh2)2)] dans des SMO de type SBA-15. L'atmosphère et la température choisies pour le traitement thermique influent sur la phase obtenue, comme précédemment, mais les conditions ne sont pas identiques. De plus, des phases parasites ferromagnétiques sont formées et des lavages à l'acide chlorhydrique concentré sont nécessaires pour s'en affranchir. Enfin, la préparation de grandes quantités de produit (transfert d'échelle) requiert l'utilisation d'un volume contrôlé lors du traitement thermique, pour assurer une homogénéité dans l'échantillon.

Dans le cadre de la caractérisation des combustibles nucléaires irradiés, une résine est utilisée pour enrober des échantillons de matériau combustible. Or la gestion de ces échantillons après usage implique la définition d'un procédé de séparation du matériau combustible de la résine d'enrobage. Cette séparation est en effet rendue nécessaire par la possibilité de dégradation de la résine et de libération de gaz sous l’effet de phénomènes de radiolyse dus aux rayonnements α, β et γ; des combustibles. Un traitement thermique est envisagé pour cette séparation. Les travaux, qui visent à améliorer la connaissance des phénomènes, s'appuient à la fois sur des expérimentations sur systèmes modèles et sur la modélisation des réactions de pyrolyse de la résine et des transferts couplés de matière, de chaleur et de quantité de mouvement. Une des difficultés de l'étude réside dans la nécessité de maîtriser le procédé à différentes échelles : une échelle globale, correspondant aux conditions de traitement visées dans le four, et une échelle locale correspondant aux conditions au voisinage immédiat du matériau combustible. Les essais expérimentaux sont réalisés d’une part en thermo-balance pour l’acquisition de données cinétiques et d’autre part sur un four pilote afin de traiter des quantités plus significatives de résine. Le procédé choisi comporte deux étapes, une première étape de pyrolyse suivie d’une étape d’oxydation du résidu de pyrolyse. Les deux étapes sont susceptibles d’oxyder le combustible lui-même. En effet, la première étape de pyrolyse conduit à la formation d’un mélange gazeux qui peut rendre l’atmosphère localement oxydante. La seconde étape est oxydante par définition. La pyrolyse de la résine produit des gaz incondensables, de la vapeur d’eau, des goudrons et un résidu carboné dont la teneur finale en hydrogène doit être nulle. L’étude du procédé de pyrolyse comporte plusieurs parties. La première partie consiste à étudier la cinétique globale de dégradation de la résine époxy et à déterminer la cinétique de dégagement des différents gaz. Pour prendre en compte la présence du combustible dans le milieu de traitement, des expériences de traitement d’un mélange époxy-UO2 en thermo-balance ont été réalisées. Les résultats montrent l’absence d’un effet significatif de la présence du combustible. La deuxième partie est l’intégration des résultats expérimentaux obtenus dans le modèle. La modélisation du four est réalisée dans l’environnement COMSOL Multiphysics®. Les résultats montrent un bon accord avec les mesures expérimentales. Sur la base de cette modélisation, une amélioration du four d’essai a été proposée. A la fin de l’étape de pyrolyse, la phase solide résiduelle contient toujours de l’hydrogène. Pour minimiser cette quantité, l’oxydation du résidu de pyrolyse est une étape nécessaire. Deux types de procédés ont été proposés à savoir l’oxydation sous une atmosphère contrôlée en oxygène et la gazéification sous dioxyde de carbone qui permettent l’élimination du résidu de pyrolyse en laissant intègre le combustible uranium dans des conditions bien définies. / In order to characterize nuclear fuels, samples are currently embedded in an epoxy polymer resin. In storage conditions, the presence of organic products in contact with highly radioactive material generates gas due to a radiolysis phenomenon. Samples management imposes the definition of a fuel and resin separation process. This work aims at developing a tool for the optimal design and control of a suitable heat treatment process. This development is based on experiments and on the modeling of the resin pyrolysis reactions coupled to mass, heat and momentum transfers. One of the difficulties of the study lies to the needed process control on various scales: i) on a global scale to represent the treatment conditions and ii) on a local scale to represent the conditions close to fuel material. This study uses a combined modeling - simulation approach with experiments carried out with the help of a thermo-balance for kinetic data acquisition, on the one hand and in an experimental oven, on the other hand. The process will be performed in two stages, resin pyrolysis and residue (Char) oxidation. Nuclear fuel can be oxidized during both stages. Indeed, the pyrolysis degrades the resin and generated pyrolysis gases, which produce an oxidizing atmosphere. Oxidation of pyrolysis residue can modify the structure of spent fuel and liberate fission gases. The resin pyrolysis produced incondensable gases, steam, tar and char. The final hydrogen content in the char has to be as low as possible and close to zero to be sure that the radiolysis phenomenon will never occur during of nuclear fuel storage. The process development has been carried out in stages. The first step is to investigate the overall kinetics of epoxy degradation and the determination of the generated gas kinetics. The influence of the presence of nuclear fuel is investigated with epoxy-UO2 mixture. The results showed no significant effect of the nuclear fuel presence. The second part is the coupling of kinetic model to the partial differential equations (mass, energy and momentum balance) to obtain a representative model of the oven in terms of temperature and chemical species composition. The Modeling of the oven is carried out using COMSOL Multiphysics® software. The results showed a good agreement with experimental measurements. After pyrolysis, char still contains significant amount of hydrogen. To minimize this quantity, the oxidation of the char is a necessary step. Two treatment types are proposed: An oxidation under a controlled oxygen atmosphere and carbon dioxide gasification. These methods are efficient to eliminate the residual of hydrogen content while keeping the fuel integrity.

Le travail présenté dans cette thèse a pour objectif d’étudier le dopage p des nanofils de ZnO par deux procédés différents : in-situ (durant la croissance) et ex-situ par diffusion des impuretés dans les nanofils à partir d’une phase gazeuse. Les nanofils de ZnO étudiés ont été élaborés par MOCVD et caractérisés par différentes techniques : MEB, MET, EDX, XPS, nano-Auger, DRX, SIMS, Sonde atomique tomographique, Raman, PL et I(V). Les tentatives de dopage ex-situ n’ont pas permis aux dopants (arsenic, phosphore et antimoine) de diffuser et de s’incorporer dans la matrice de ZnO. Ces derniers sont restés en surface. Néanmoins, ce procédé a mis en évidence l’importance du traitement de surface des nanofils, avec un recuit sous zinc, afin de réduire d'une part les défauts associés à la surface très réactive de ZnO, et d'autre part de diminuer la densité d’impuretés résiduelle de type n, condition préliminaire à l’incorporation de dopants de type p électriquement actifs. Concernant le dopage in-situ des nanofils de ZnO, le dopant (azote) s’incorpore plus facilement dans la matrice ZnO atteignant une concentration de l’ordre de 1020 at.cm-3. Les analyses de μ-Raman et de μ-PL montrent que l’azote est reparti de façon inhomogène le long des fils. Si les mesures optiques confirment la présence d'accepteurs dans le matériau après dopage, les mesures électriques révèlent toutefois que la conduction des fils dopés azote restent de type n. / The work presented in this thesis aims to study the p-doping of ZnO nanowires by two different methods: in-situ (during growth) and ex-situ by diffusion of impurities in the nanowires from a gas phase. ZnO nanowires were prepared by MOCVD and characterized by different techniques: SEM, TEM, EDX, XPS, nano-Auger, XRD, SIMS, atom probe tomography, Raman, PL and I (V). The ex-situ doping attempts have not allowed the dopants (arsenic, phosphorus and antimony) to be diffused and incorporated into the ZnO matrix. They still remained on the surface. However, this process has highlighted the importance of nanowire surface annealing treatment with zinc, in order to reduce i) the density of surface related defects, and ii) the density of residual impurities n-type. This is a precondition for the incorporation of electrically active p-type dopants. For in-situ doping of ZnO nanowires, the dopant (nitrogen) is incorporated more easily into the ZnO matrix, reaching a concentration of about 1020 at.cm-3. Analyses of μ-Raman and μ-PL show that nitrogen atoms are inhomogeneously incorporated along the nanowires. If optical measurements confirm the presence of acceptors in the material after doping, the electrical measurements show, however, that nitrogen doped nanowires remain n-type.

Le séchage est un procédé de transformation largement répandu dans le monde qui permet d'augmenter significativement la durée de conservation des denrées alimentaires et d'apporter une valeur ajoutée aux produits. Le traitement thermique appliqué lors de cette opération peut causer des modifications physiques, chimiques et biochimiques aboutissant à des altérations des qualités nutritionnelles et organoleptiques des produits séchés. La couleur est le premier attribut perçu par le consommateur et est généralement corrélé à une représentation de la qualité globale du produit. La maîtrise du brunissement est donc capitale pour préserver le potentiel commercial des produits alimentaires. La filière mangue séchée biologique du Burkina Faso constitue le cadre d'étude de ces travaux de thèse axés sur la compréhension des phénomènes impliqués dans le brunissement des mangues au cours de l'opération de séchage et pendant le stockage. L'objectif principal est d'identifier les paramètres majeurs influant sur le brunissement enzymatique et non-enzymatique afin de proposer des voies d'amélioration de la qualité du produit pertinentes. Une approche expérimentale permettant d'étudier les effets spécifiques de la température et de l'activité de l'eau indépendamment des autres paramètres nous a permis d'identifier les points critiques du procédé induisant des altérations de la couleur. / Drying is a world common transformation process which significantly increase the food shelf-life and the added value of the products. The heat treatment applied during this operation can provoke physical, chemical and biochemical modifications resulting to alterations in nutritional and organoleptic properties of dried products. Color is the first property perceived by the consumer and is generally correlated with a global representation of product quality. Browning knowledge is essential to conserve the commercial potential of food. Dried mango sector in Burkina Faso constitute a part of my course thesis based on the understanding of phenomena involved in the mango browning during drying process and then during the storage. The global objective is to identify the main parameters affecting the enzymatic and non-enzymatic browning in order to propose optimized technological ways improving the final quality of the dried mango products. Experimental approach offering possibility to study temperature and water activity specifics effects independently to other parameters allowed us to identify critical points of the process occurring color variations.

La présente étude avait pour but de développer des stratégies de séchage à haute température pour le colombage (2x4) d'épinette blanche, sapin baumier et peuplier faux-tremble en vue de sa transformation en produits à valeur ajoutée. La teneur en humidité (H) cible visée était de 8%, avec 90% du chargement entre 6% et 10% H. Le temps de séchage, le retrait directionnel, le gauchissement, la fréquence de gerces et fentes, les gradients de teneur en humidité, les contraintes de séchage, ainsi que la variation de la couleur furent les principaux critères d'évaluation de la qualité du séchage. Un dispositif aléatoire simple comprenant trois espèces et trois programmes de séchage par espèce fut utilisé, ce qui a donné neuf essais de séchage au total. La stratégie de séchage adoptée démontre qu'il est possible de sécher les colombages d'épinette blanche à 8% H avec 90% du chargement entre 6 et 10% H, et cela dans un temps raisonnable et avec un niveau acceptable de gauchissement et de contraintes résiduelles de séchage. Une période d'équilibrage de 15 heures semble suffisante pour minimiser les variations d'humidité entre les planches et les gradients d'humidité en épaisseur. Le lestage et le pré-étuvage devraient faire partie intégrante de la stratégie de séchage, de même qu'une période d'équilibrage prolongée pour cette espèce. Pour le séchage du sapin baumier et du peuplier faux-tremble, les résultats obtenus démontrent que le séchage à haute température seul ne serait pas des plus souhaitable, du moins pour les colombages contenant des poches d'eau et des défauts de roulure et de carie. Dans ce dernier cas, un pré-triage du bois avant séchage s'avérerait nécessaire et le programme de séchage devrait vraisemblablement inclure une étape de pré-séchage à faible température jusqu'à une humidité de 30 à 40% (séchage hybride). Enfin le séchage à haute température cause inévitablement un jaunissement du bois mais une partie de la perte de clarté est récupérée après le rabotage des pièces.

Ce travail a pour but d'optimiser la précipitation des facteurs de croissance (TGF-(32) à partir d'isolât de protéine de lactosérum enrichi. En effet, des travaux antérieurs ont montré que des isolats de protéines du lactosérum (IPL) issus de laits de fromagerie ayant reçu divers traitements thermiques (crû, thermisé, pasteurisé) présentaient des teneurs variables en facteurs de croissance (TGF-P2, TGF-(31 et IGF-1). Entre autre, des lactosérums issus de laits de fromagerie pasteurisés ont présenté des concentrations en TGF-P2 presque nulles alors que le lait crû permettait la récupération maximale du TGF-P2 dans les IPLs. Une étude systématique à l'échelle pilote a été effectuée afin d'évaluer les conditions optimales de fabrication d'un concentré de protéines de lactosérum (CPL) permettant de récupérer le maximum de facteurs de croissance du lait dans des fractions protéiques obtenues par acidification de ces CPLs. Trois niveaux d'intensité de traitements thermiques ont été retenus: aucun chauffage (crû), 63°C-20s et 68°C-20s. Un total de 6 lots de lait crû (chaque température en duplicata) ont été traités selon le procédé suivant : (1) traitement thermique du lait, (2) acidification du lait à pH 4.6, (3) neutralisation du lactosérum à pH 6.8, puis division en deux lots ; l'un est pasteurisé à 72°C/15s et l'autre ne subit aucun traitement supplémentaire, (4) concentration du lactosérum par ultrafiltration (UF), division aussi en deux lots; l'un est pasteurisé à 72°C/15s et l'autre ne subit aucun traitement supplémentaire, (5) lyophilisation des concentrés et récupération des poudres de CPLs . La composition protéique de ces CPLs n ' a pas été affectée par les différentes combinaisons de traitements thermiques. Cependant, la teneur du TGF-P2, telle que déterminée par ELISA, diminue à partir d'une thermisation du lait de 63°C/20s. Une précipitation acide a été ensuite effectuée à 12 pH différents allant de pH 3.5 à pH 5.7 par ajout d'HCL à des solutions à base des CPLs à 3% de protéine (w/v). Un total de 288 précipités protéiques a été ainsi généré lors de ce deuxième module de cette étude. L'analyse subséquente de ces précipités a permis de démontrer qu'il est possible d'en optimiser la teneur en facteurs de croissance. En effet, certains traitements thermiques appliqués à la matière première ont permis d'augmenter de façon importante la récupération du TGF-P2 et que le phénomène peut être utilisé afin de maximiser la récupération du TGF~p2 par précipitation acide dans des fractions protéiques issues des protéines du lactosérum.

La problématique de la croissance anormale des grains apparaissant dans les alliages d’aluminium après un traitement thermique dans les soudures par friction-malaxage (FSW) est un phénomène connu. Elle implique la croissance anormale de certains grains et a déjà été identifiée par plusieurs auteurs et des mécanismes de compréhension de ce processus ont aussi été proposés. Malgré tout, seulement quelques articles traitent des méthodes permettant de la réduire ou de l’éliminer complètement. Cette étude se concentre sur l’influence de la variation de l’apport de chaleur global pendant le soudage FSW de l’alliage AA5083 sur la croissance anormale des grains. Pour ce faire, les paramètres principaux de procédé ainsi qu’un apport externe de chaleur sont modifiés de manière à couvrir une large gamme d’apport de chaleur. Il est possible d’éliminer complètement la problématique en utilisant un apport de chaleur externe combiné à des paramètres de procédé adéquats. Par contre, l’enveloppe opératoire est mince pour obtenir ce résultat, car des porosités internes peuvent être créées si la température lors du soudage dépasse un seuil critique. Des mesures de température réalisées à l’aide d’une caméra thermique ont permis d’identifier ce facteur comme étant le plus déterminant sur l’apparition et la quantité de grains anormaux répertorié dans les échantillons. Deux modèles impliquant la croissance anormale des grains sont analysés : le premier étant basé sur l’effet des particules de seconde-phase et le second sur une non-uniformité de la mobilité des sous-joints de grains. Le second modèle corrobore mieux les résultats, principalement lorsqu’un apport externe de chaleur est employé. Une analyse microstructurale comprenant des mesures en microscopie optique, en microscope électronique à balayage (MEB) et en électrons rétros-diffusés (EBSD) ont permis de quantifier la grosseur et la distribution des grains dans le noyau de soudage, la désorientation des joints de grains et les particules de seconde-phase reliant ainsi les expérimentations aux théories. L’utilisation d’un apport externe de chaleur réduit la distribution sur la grosseur des grains de même que la désorientation moyenne des sous-joints de grains. Ces changements augmentent la stabilité de la microstructure à haute température et empêchent l’initiation de la croissance anormale des grains. / The issue regarding abnormal grain growth (AGG) that appears in aluminum alloys after heat treatment in friction stir welds (FSW) is well established. Several authors have already observed abnormal growing grains and some associated mechanisms have been identified through the friction stir welding community. In spite of this understanding, only a few papers describe methods to limit or eliminate this behavior. This study focuses on the effect of varying the heat input during welding of AA5083 aluminum alloys in relation with abnormal grain growth. The main process parameters and an external heat supply are modified in order to cover a wide range of global heat inputs. It is possible to eliminate completely abnormal grain growth by using an adequate combination of these two process variables. However, a narrow welding envelope is found to obtain such a result because internal cavities are revealed if the welding temperature reaches a critical value. Temperature measurements taken with a thermal camera have identified this factor as the most critical on the onset and quantity of abnormal grain growth observed in the samples. Two models applied to abnormal grain growth are analyzed: a first one based on the effect of second-phase particles and a second based on non-uniform subgrain boundary mobilities. The second model gives a better correlation with our findings mainly when external heating is employed. A microstructural analysis using optical microscopy, secondary electron microscopy (SEM) and electron back-scattered diffraction (EBSD) has enabled the quantification of the size and the distribution of grains in the weld nugget, the misorientation of grain boundaries and the second-phase particles. These results have linked our observations with the studied models. An external heat supply reduces the grain size distribution and the subgrain boundary misorientation. These changes stabilize the microstructure at elevated temperature and inhibit abnormal grain growth.

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Self-consolidating concrete (SCC) is widely used for several types of structural applications. The high workability of such concrete has been turned into tangible benefits in precast, prestress manufactories in terms of enhancement of the overall quality of the final product and high productivity. The range of benefits offered by SCC goes beyond fundamental aspects of concrete quality and productivity; it includes a major improvement in the health and safety of workers and the reduction of noise level on construction sites. Furthermore, to improve the productivity in the precast manufacturing plants, steam-curing is often used to expedite strength gain and shorten the construction cycle. It is well established that mechanical properties of steam-cured SCC are affected by mixture composition and can vary widely with the steam-curing parameters. The research project presented here aims to address the significance of mixture parameters governing the performance of SCC for precast applications. Two classes of SCC with design compressive strengths of 60 and 80 MPa at 56 days were investigated. The examined mixture parameters include the w/cm, binder content and type, and the type of superplasticizer. In addition, this research seeks to assess the effect of steam-curing parameters on early-mechanical properties of SCC and to optimize a steam-curing regime to meet fabrication requirements with efficiency and economy. The studied steam-curing parameters include the maximum curing temperature, the preset period prior to heat treatment, and the rate of heating. The employed mixtures proportioning and steam-curing regimes to achieve the anticipated early-strength were proposed by an experimental factorial design to cover a wide scope of SCC mix designs and steam-curing regimes. Among the modeled mixture parameters, the w/cm and binder content were shown to play key roles on the majority of steam-cured mechanical properties and workability criteria. Among the steam-curing parameters, the maximum steam-curing temperature was shown to have a dominant effect on early-age strength. The preset period exhibited a major influence on mechanical properties as well. SCC cured under a maximum chamber temperature of 65ÀC and a longer preset period of 5 hours was found to develop higher early-compressive strength. Beyond limits, increasing maximum curing temperature can adversely affect the strength development leading to a lower early-compressive strength. The early heat treatment was found to decrease early-age strength. Longer preset period of 5 hours is then recommended in terms of fuel and time saving in manufacturing plants.