Os problemas ambientais originados pela produção e consumo das tradicionais fontes de energia pressionam a sociedade pelo desenvolvimento e utilização de fontes de energia limpas e renováveis. Dentre as novas tecnologias, células a combustível de membrana de troca protônica (PEMFC) apresentam-se como uma alternativa viável, aliando elevadas taxas de conversão energética a níveis mínimos de poluentes gerados. No entanto, a utilização plena desses dispositivos depende de fatores como desempenho, estabilidade e custo dos mesmos. Um dos principais elementos que afeta o desempenho de uma PEMFC é a eficiência com o qual o oxigênio é reduzido no cátodo. Assim, diversos estudos visando a obtenção de eletrocatalisadores à base de Pt que apresentem bom desempenho frente à reação de redução de oxigênio (RRO) e elevada estabilidade têm sido desenvolvidos, recebendo destaque os catalisadores Pt-Y. Neste trabalho catalisadores Pt-Y, com diferentes proporções entre os metais, suportados em carbono de alta área superficial foram sintetizados através de uma modificação no método do ácido fórmico. Os materiais foram caracterizados através das técnicas de EDX, XRD, TEM e XPS, e avaliados frente à RRO através de medidas em meia célula, empregando-se a técnica de eletrodo de disco rotatório, e em célula unitária, como cátodo de PEMFC. O catalisador Pt-Y/C 7:3 foi o que apresentou melhor desempenho dentre os materiais bimetálicos. Através dos testes de envelhecimento acelerado (TEA) constatou-se que, além da degradação das nanopartículas de platina, o ítrio passa por dissolução. / The environmental impacts generated by the production and consumption of traditional energy sources leads society to develop clean and renewable energy sources. Among the new technology, proton exchange membrane fuel cells (PEMFC) appear as viable alternative, allying high energy conversion rates to minimum levels of pollutants generated. However, the full utilization of these devices depends on factors such as its performance, stability and cost. One of the major elements that affect the PEMFC performance is the cathode performance. Thus, several studies aiming at obtaining Pt based electrocatalysts with good performance for oxygen reduction reaction (ORR) and high stability have been developed, receiving attention the Pt-Y catalysts. In this work Pt-Y catalysts, supported on high surface area carbon, were synthesized through a modification on formic acid method. The materials were characterized using EDX, XDR, TEM and XPS, and evaluated towards ORR through measurements in half cell, using rotating disk electrode technique, and in unit cell, as cathode of PEMFC. The catalyst Pt-Y/C 7:3 had the best performance among the bimetallic materials. Through accelerated aging tests (AGT), in addition to platinum nanoparticles degradation, yttrium dissolution was also observed.

La minimisation des circuits et la montée en fréquence constituent deux enjeux importants des systèmes de communication du futur. Cela nécessite un haut degré d'intégration, des performances plus élevées à coût réduit. Ce travail a pour objectif la conception et la réalisation de nouveaux isolateurs réalisés sur ligne coplanaire asymétrique à base de deux types de matériaux ferrite : hexaferrite de baryum (BaM) et grenat d’yttrium et de fer (YIG). La première étude, présentée sur une structure coplanaire à couche de BaM, a été effectuée pour montrer la faisabilité d’un isolateur à déplacement de champ dans la bande 40-50 GHz. La seconde a utilisé le YIG saturé pour des applications autour de 10 GHz. La nouvelle structure d’isolateur utilise le phénomène physique de déplacement de champ lorsqu’elle est polarisée par un champmagnétique continu. Elle est constituée d’une ligne coplanaire asymétrique gravée sur une couche ou un substrat magnétique et d’un demi-plan de masse arrière. Plusieurs séries de prototypes ont été fabriquées puis caractérisées à partir d’un banc de mesure hyperfréquence composé d’un testeur sous pointes à trois accès et d’un analyseur vectoriel de réseaux. Les résultats expérimentaux sont très encourageants car nous obtenons des pertes d’insertion faibles, dans le meilleur des cas inférieures à 1 dB et une isolation de plus de 16 dB. / The minimization of circuits and the increasing frequency are two important issues of future communication systems. That requires a high degree of integration, higher performance at reduced cost. This work aims to design and implementation of new isolators on coplanar line based on two types of ferrite materials: barium hexaferrite (BaM) and garnet and yttrium iron (YIG). The first study presented on a planar layer of BaM leads to the feasibility of the isolator of field displacement in the 40-50 GHz band. The second one concerns the use of saturated YIG for applications around 10 GHz. The magnetic field displacement phenomenon appears when the magnetic substrate is polarized by a D.C. magnetic field. The new isolator structure is made from an asymmetric coplanar line put on a layer or magnetic substrate with a half ground plane placed under this substrate. Several sets of prototypes are fabricated and characterized from a measurement bench which is composed by a microwave prober and a vector network analyzer. The experimental results are very promising because low insertion loss (less than 1 dB) and isolation (over 16 dB) have been obtained

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The thesis is focused first on the research of literature on the topic of phosphate ceramics and then on the search for a suitable synthesis of phosphate binder based on Y2O3-P2O5-H2O and characterization of the resulting products. Various types of syntheses were prepared with subsequent characterization of the phase and chemical composition of the final products. The samples were measured on an electron microscope to determine their surface morphology and also element maps were obtained. The samples were also analyzed by heat microscopy to determine the temperature behavior of the samples. After measurement on a heat microscope, the samples were measured again on an electron microscope, in order to detect changes caused by the action of high temperatures, in particular to assess the presence of binder or sintered phases.

Les systèmes embarqués dans les aéronefs comme dans les véhicules spatiaux doivent impérativement se conformer aux impératifs de masse et de volume mais aussi de coût. Les modules actifs pour antenne à balayage électronique constituent, dans ce cadre, un enjeu stratégique majeur en termes de masse, de volume et de fiabilité. Dans une antenne à balayage électronique actuelle, on peut trouver jusqu’à 1000 modules, chacun étant équipé d’un circulateur-isolateur afin de garantir ses performances. La technologie des circulateurs et des isolateurs à ferrite reste la plus performante en termes d’isolation et de pertes d’insertion. Elle est de plus totalement passive et ne demande aucune énergie extérieure pour son fonctionnement. Elle reste néanmoins coûteuse car la fabrication industrielle de ces dispositifs consiste à assembler mécaniquement de nombreuses pièces usinées précisément : céramiques magnétiques et diélectriques, aimants, conducteurs en cuivre et pièces en métal magnétique doux. De plus, le niveau d’intégration recherché nécessite de réduire les dimensions sans augmenter les pertes pour des niveaux de puissance qui peuvent être importants. S’inspirant des composants céramiques multicouches (condensateurs et inductances) ainsi que de la technologie LTCC (Low Temperature Cofired Ceramics), une nouvelle voie de fabrication de ces composants, en rupture avec les technologies d’assemblage traditionnelles, est abordée dans ces travaux de thèse. L’idée consiste à réaliser par cofrittage le cœur du composant qui est le plus délicat à ajuster et qui détermine le volume final. Les ferrites qui constituent actuellement le cœur des circulateurs sont principalement des grenats ferrimagnétiques fabriqués par des techniques céramiques classiques et frittés à haute température (> 1400°C). Pour les rendre compatibles de la technologie LTCC, il est nécessaire de diminuer leur température de frittage. Les températures visées doivent être inférieures à 1000°C pour pouvoir cofritter avec des parties métalliques en or et si possible être proches de 900°C pour espérer cofritter avec de l’argent. Dans ce contexte, l’objectif de ce travail de thèse était de mettre au point des grenats ferrimagnétiques pour des applications en hyperfréquences présentant des températures de frittage proche de 900°C. Ces ferrites ont alors été utilisés pour la réalisation de circulateurs hyperfréquences, composants indispensables dans les systèmes de Radars et de télécommunications. De plus, des études d’optimisation des propriétés magnétiques et diélectriques de ces ferrites ont aussi été réalisées pour adapter le ferrite aux conditions de fonctionnement (gamme de fréquence et niveau de puissance). / Embedded systems in aircraft must comply with the requirements of mass, volume and cost. The active modules of electronic scanning antenna are, in this context, a strategic challenge in terms of mass, volume and reliability. Today, there are up to 1000 modules per antenna, each one containing a circulator-isolator in order to guarantee its performances. The technology of ferrite circulators and isolators remains the most efficient in terms of isolation and insertion losses. It is also fully passive as no external energy is required to work. However this technology is expensive due to complex mechanical assembling of the different materials: magnetic and dielectric ceramics, magnets, conductors made of copper and soft metallic material. The integration of such devices also requires the reduction of dimensions without increasing losses for power levels that can be high. Based on by multilayer ceramic components (capacitors and inductors) as well as Low Temperature Cofired Ceramics (LTCC) technology, a new way of manufacturing these components, is investigated in this PhD work.. The idea is to be able to cofire the heart of the component which is the most difficult to adjust and also determines the final volume. The ferrites which currently constitute the core of the circulators are ferrimagnetic garnets synthetized by using a conventional ceramic process and sintered at high temperature (> 1400°C). To make them compatible with LTCC technology, it is essential to reduce their sintering temperature. The targeted temperatures must be less than 1000°C in order to cofire with gold metal parts and, if possible, close to 900°C for circulators with silver. In this context, the objective of this PhD work was to develop a ferrimagnetic garnet for microwave applications with sintering temperatures close to 900°C. This ferrite was then used for the preparation of microwave circulators which are essential components in radar and telecommunications systems. In addition, studies of optimization of the magnetic and dielectric properties have also been carried out to meet the operating requirements (frequency band and power level).

<p>Yttrium aluminum garnet (YAG) is a transparent ceramic with various applications, including solid-state lasers, infrared transparent windows, armors, and scintillation crystals. Recently, uranium (U) doped YAG has gained interest as a scintillation material for neutron detection. The principle of neutron detection using U:YAG is that under neutron bombardment, the U atoms within the YAG will fission, providing excitation energy to surrounding U atoms in order to emit photons. As this material is rarely reported, an investigation into the fabrication procedure of this material is conducted. Powder fabrication methods are investigated using X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). The sintering of the fabricated powders is then investigated by various experimental techniques. Characterization of the sintered samples included optical microscopy, Archimedes density measurements, and XRD.</p>

Mechanické vlasnosti intermetalika na bázi titan hliník Ti-46Al-7Nb-0.7Cr-0.1Si-0.2Ni jsou konstatní do teploty 700 °C. Nad touto teplotou slitina oxiduje. Cílem této práce bylo zlepšit oxidační vlastnosti pomocí kovové multivrstvy na bázi yttrium hlinik. Pro depozici vrstev byla použita metoda PVD. Na vzorky byly naneseny vrstvy čistého ytria nebo kombinace yttrium, hliník. Vzorky byly následně žíhány v inertní atmosféře na 700°C a 900°C nebo nebyly. Kvalita nanesených vrstev byla zkoumána pomocí scratch testu a EDS analýzi. Dále byly vzorky izotermicky oxidovány na 900°C po dobu 100 hodin. Na vzorcích byly po oxidaci prováděny měření pevnosti v tříbodovém obybu a měření hmotnosti. Chemické složení oxidické vrstvy bylo vyhodnoceno pomocí EDS. Žádná z vrstev s nebo bez žíhání neprokázaly zlepšení oxidických vlastností. Vyšší teplota žíhání prokýzala zlepšení mechanických vlastnotí vrstvy, ale zhoršení materiálu.

京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(工学) / 甲第19710号 / 工博第4165号 / 新制||工||1642(附属図書館) / 32746 / 京都大学大学院工学研究科材料工学専攻 / (主査)教授 酒井 明, 教授 河合 潤, 教授 中村 裕之 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Philosophy (Engineering) / Kyoto University / DGAM

京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(工学) / 甲第19728号 / 工博第4183号 / 新制||工||1645(附属図書館) / 32764 / 京都大学大学院工学研究科材料化学専攻 / (主査)教授 田中 勝久, 教授 平尾 一之, 教授 三浦 清貴 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Philosophy (Engineering) / Kyoto University / DGAM

This article belongs to the Proceedings of The 37th International Symposium on Dynamical Properties of Solids.