La finalité de cette étude était la réalisation d’un afficheur électrochrome sur papier activable par un smartphone comme solution anti-contrefaçon. La nature cellulosique du substrat et la faible énergie délivrée par le smartphone ont représenté deux contraintes majeures dans de ce travail de thèse. Ainsi, une nouvelle méthode originale de dépôt à température ambiante de films minces WO3 a été développée en utilisant un traitement UV. Le premier dispositif électrochrome couplant le film WO3 sur papier, le Bleu de Prusse, et une membrane électrolytique plastifiée, a montré une bonne stabilité électrochimique associée à un contraste optique ΔR de 13 % pour une tension d’activation de -1 V. En vue de minimiser la tension d’activation, de nouveaux dispositifs électrochromes, à architecture simplifiée, dérivés d’une configuration classique à 5 couches ont été mis au point. Le remplacement du matériau de contre électrode et du conducteur électronique par un matériau métallique unique a conduit à des dispositifs à 4 couches. De plus, l’utilisation d’un matériau électrochrome conducteur a permis de s’affranchir de la couche conductrice électronique adjacente à l’électrode de travail menant à des dispositifs encore plus simplifiés à 3 couches. Les dispositifs simplifiés se caractérisent par des performances électrochromes très intéressantes pour une activation à seulement -0,7 V et présentent une stabilité électrochimique sur plus de 500 cycles. Le premier prototype sur emballage de parfum, à base d’afficheur électrochrome constitué de PEDOT, d’électrolyte liquide ionique polymérisé par vernis UV, et de contre électrode d’Ag, a été activé avec succès par un smartphone en moins de 5,3 secondes pour une énergie d’activation de 0,33 mJ.cm-2. / This study aims at the development of an electrochromic display on paper, activated by a smartphone as solution for counterfeit. A novel deposition method at room temperature of WO3 thin films was developed using a UV treatment. 5-layer electrochromic device (ECD), based on WO3 on paper, Prussian blue, and an electrolyte membrane, showed good electrochemical stability for more than 500 cycles associated with an optical contrast in reflectance ΔR of 13% at -1 V. In order to minimize the activation potential, ECDs with simplified architecture, derived from 5-layer conventional configuration have been developed in a second part of this work. 4-layer ECDs were constructed by replacing the counter-electrode and conductive layer by a single metal layer. In addition, the use of an electrochromic conducting material leads to 3-layer device. 4 and 3-layer ECDs exhibit high electrochromic performances at only -0.7 V with nice stability for more than 500 cycles. The first prototype integrated on perfume packaging, with 4-layer ECD based on PEDOT (poly(3,4-ethylenedioxythiophene), ionic liquid electrolyte polymerized by UV-varnish, and Ag as counter-electrode was successfully activated by a smartphone in less than 5.3 seconds for an activation energy of 0.33 mJ.cm-2.

Dans le cadre de la conservation du patrimoine, les micro-organismes se développant sous forme de biofilm sont souvent considérés comme des agents entraînant des problèmes esthétiques et de détérioration du support colonisé. L’objectif général de cette thèse est l’utilisation de la lumière UV-C comme méthode de traitement des biofilms. Dans le but de comprendre la diversité des biofilms, les communautés bactériennes, fongiques et des protistes autotrophes ont été étudiées à l’aide d’une technique de séquençage haut débit. Puis, afin de comprendre les effets des UV-C sur les micro-algales (Chlorella sp.), des essais en laboratoire ont permis de caractériser les réponses physiologiques algales (mort cellulaire, dégradation de la chlorophylle, état de photosystème II, etc.) suite à différents traitements aux UV-C. Tous les dommages observés au niveau cellulaire et moléculaire (dont la mort cellulaire et le « bleaching » de la chlorophylle) ont permis d’optimiser la méthode de traitement. Dans le but de s’assurer de l’innocuité du traitement aux UV-C sur le support des biofilms (peintures pariétales), des pigments et des liants, utilisés à la préhistoire, ont été fortement irradiés. Les résultats ont montré que les composés inorganiques sont insensibles aux UV-C au contraire des molécules organiques. Enfin, le traitement UV-C a démontré son efficacité dans une grotte touristique en permettant d’éradiquer tous les biofilms. De plus, aucune recolonisation n’a été observée deux ans après le traitement, démontrant que la lumière UV-C est le traitement le plus écologique à ce jour. / Development of biofilm on monument heritage are often considered as agents leading to aesthetic issues and biodeterioration of their support. The aim of this study is the use of UV-C light as alternative treatment against Lampenflora. Bacterial, algal and fungal communities were studied using new generation sequencing approach. Following UV-C treatments, physiological responses of Chlorella sp. were studied in laboratory (cell death, chlorophyll degradation, photosystem II status, etc.). Damages at cellular and molecular levels (cell death, bleaching of the chlorophyll) were taken into consideration to optimize the UV-C treatment. Then, to ensure the safety of UV-C for biofilms support (parietal paintings), several pigments and binders, used by prehistoric human, were highly irradiated. The results showed that UV-C radiations were not deleterious for inorganic compounds, while a color change was observed on organic binders. Finally, UV-C treatment has proven its effectiveness in La Glacière show cave by eradicating all biofilms. In addition, no recolonization was observed two years after treatment, showing that this treatment, which is the most environmental friendly to date, is effective over time.

L'oxyde de nickel est l'un des matériaux électrochromes les plus utilisés dans le domainedes fenêtres intelligentes qui contrôlent la lumière et la chaleur provenant de l'extérieur versl'intérieur des bâtiments. Il est important de mentionner que l’oxyde de nickelstoechiométrique est un isolant à température ambiante. Les propriétés microstructurales,chimiques, optiques et électrochromes des couches minces dépendent fortement du procédéde préparation et traitement final. En outre, l’un des principaux défis consiste à fabriquer lescouches minces sur des substrats souples afin de fabriquer des fenêtres électrochromes degrande taille ce qui demande un traitement à T ambiante. A cet égard peu d’étudesbibliographiques ont évalué l’effet du traitement par les rayonnements UV sur les propriétésdes couches électrochromes. Dans ce travail, des couches minces d'oxyde de nickel (NiO) ontété préparées par la méthode Sol-Gel associée aux techniques de dépôts par centrifugation(spin-coating) et par trempage-retrait (dip-coating). L’ajustement des paramètresexpérimentaux relatifs à ce procédé (la concentration du précurseur, la nature du solvant et dustabilisant, le nombre de couches déposées et le type des traitement final (calcinationà 300 °C ou traitements UV) a permis d’optimiser les conditions de préparation des couchesminces et par la suite de contrôler les caractéristiques chimiques, microstructurales et optiquesdes couches développées. Cette étude a montré qu'une concentration de 0,3 M d'acétate denickel, le méthanol comme solvant et le triton X-100 en tant que stabilisant conduisent à unecouche mince NiO avec les meilleures performances optiques. Les caractérisations par lestechniques (DRX, ATG, FT-IR, XPS et GDOES) ont particulièrement mis en évidence le rôledes conditions de traitement final sur la composition et la morphologie des couches d’oxydede nickel élaborées. La DRX a montré qu’elles sont faiblement cristallisées et que la structuredevient plus amorphe avec le traitement UV. La spectrométrie UV-visible et les CV ont révéléque les couches traitées par UV en utilisant une lampe de 30 W pendant 5 h (UV-30W-5h)possèdent le contraste optique le plus élevé et la meilleure stabilité électrochimique. L'analysemorphologique a montré que les couches minces déposées par la technique de spin coatingsouffrent de la formation de fissures et d’une hétérogénéisation de la surface. Pour résoudre ceproblème, le procédé de spin-coating a été remplacé par la technique dip-coating tout enconservant les paramètres optimisés précédemment. Cette technique a permis de produire descouches minces plus homogènes et moins fissurées. D'autre part, pour continuer à améliorerles propriétés électrochromes, ces couches ont été dopées par le lithium. Les résultats obtenusont montré l’importance de l’addition de Li sur l’amélioration des propriétés électrochromesde Li : NiO cyclé dans KOH comme électrolyte. En effet, une variation de la transmittanceΔT de 70% (à 450 nm) a été obtenue dans les couches minces 8 % Li: NiO. Le résultat quiressort des caractérisations FT-IR et ATG, porte sur le fait que les couches calcinéescontiennent moins de composés organiques, à l’inverse de celles traitées par UV riches enmatière organique. L'analyse XPS a montré que la teneur en Ni2+ est plus élevée dans lescouches dopées. L’analyse GDOES a montré une distribution homogène de Li dans toutel’épaisseur de la couche. Toutefois, les couches minces de 8% de Li: NiO traitées par UV-30W-5h souffrent d’une dégradation de leurs performances électrochromes dans le KOHaprès quelques cycles, pour cette raison, elles ont été cyclées dans d’autres électrolytesliquides ioniques, tels que le LiTFSI-EMITFSI, le NaTFSI-EMITFSI et le KTFSI-EMITFSI.Les meilleures propriétés électrochromiques ont été obtenues avec l'électrolyte KTFSIEMITFSI.Ce résultat important représente une bonne perspective pour l'avenir. / Nickel oxide is one of the most widely used electrochromic materials in the field of smartwindows that control light and heat from the outside to the inside of buildings. It is importantto mention that stoichiometric nickel oxide is an insulator at room temperature. Themicrostructural, chemical, optical and electrochromic properties of the films are highlydependent on the process of preparation and final treatment. In addition, one of the mainchallenges is the elaboration of thin films on flexible substrates suitable for electrochromicapplications which requires treatment at ambient T. In this respect, in literature, few studieshave reported the effect of UV treatment on the properties of electrochromic layers. In thiswork, thin films of nickel oxide (NiO) were prepared by the Sol-Gel method associated withspin-coating and dip-coating techniques. The adjustment of the experimental parametersrelating to this process (the concentration of the precursor, the nature of the solvent and thestabilizer, the number of deposited layers and the type of final treatment (calcination at300 °C or UV treatments) made it possible to optimize conditions for the preparation of thinlayers and subsequently to control their chemical, microstructural and optical characteristics.This study showed that a concentration of 0.3 M nickel acetate, methanol as solvent and triton100-X as a stabilizer lead to NiO thin film with the highest optical properties. The techniquesof characterizations (DRX, ATG, FT-IR, XPS and GDEOS) have particularly highlighted therole of the final treatment conditions on the composition and the morphology of the preparednickel oxide thin films. The XRD results showed that they are weakly crystallized and thestructure becomes even more amorphous for UV treated samples. UV-visible spectrometryand cyclic voltammetry revealed that UV-treated thin films using a lamp of 30 W for 5 h(UV-30W-5h) have the highest optical contrast and the highest electrochemical stability.Morphological analysis (SEM) indicated that the thin films deposited by the spin-coatingtechnique suffer from crack formation and surface heterogenization. To solve this issue, thespin-coating process has been replaced by the dip-coating technique while retaining thepreviously optimized parameters. This technique has made it possible to produce thin filmsthat are more homogeneous and less cracked. On the other hand, to continue to improve theelectrochromic properties, these thin films were doped with lithium. The results showed theimportance of the addition of Li on the improvement of the electrochromic properties ofLi : NiO cycled in KOH as electrolyte. Indeed, a variation of the ΔT transmittance of 70 %was reached for the thin films 8 % Li : NiO. The result of the FT-IR and ATGcharacterizations showed that the calcined thin films contain lesser amount of organiccompounds compared to those treated by UV which still contains large amount of organicmatter. XPS analysis has shown that the Ni2+ content is higher in the doped layers. GDOESanalysis showed a homogeneous distribution of Li along the thickness of the thin film.However, 8% Li: NiO thin films treated with UV-30W-5h suffer from a degradation of theirelectrochromic performances in KOH after a few cycles. For this reason, their cyclingproperties have been investigated in a large range of electrolytes, based on ionic liquidincluding LiTFSI-EMITFSI, NaTFSI-EMITFSI and KTFSI-EMITFSI. The highestelectrochromic properties were obtained with KTFSI-EMITFSI as an electrolyte. Thisimportant result presents a good prospect for the future.