On observe des structures en aluminium dans un panel de domaines qui s’étend d’année en année. Ainsi, les planchers en aluminium permettent de résister à des efforts importants tout en assurant une faible masse et un coût de fabrication relativement faible. La plupart des planchers en aluminium se présentent sous forme de profils creux étirés sur toute une longueur de latte par l’intermédiaire d’une machine d’extrusion, ou filage, ce qui permet de réaliser des pièces en grandes séries. Puis ces lattes sont assemblées au moyen d’une liaison cinématique et, ou soudées entre elles. L’idée d’un plancher constitué de lattes clipsées permettrait de limiter, voire de s’affranchir de cette étape de soudage. Les industriels cherchent en permanence de nouvelles idées qui leur permettront de gagner du temps, de la main d’œuvre et de l’argent d’où l’idée d’éliminer ou au moins, réduire cette étape coûteuse de soudage nécessitant un équipement couteux, du personnel et du temps. Ce projet a donc pour but de créer une méthodologie de conception d’un plancher constitué de lattes clipsables intuitivement en tenant compte des nombreuses contraintes d’un cahier des charges. Ce plancher devra résister aux chargements typiques auxquels il pourrait être exposé, aux impacts, à la fatigue et être optimisé au mieux pour présenter un prix attractif et compétitif. La méthode de conception sera appliquée à un plancher d’autobus urbain et devra donc respecter certaines normes.

Dans ces travaux de recherche, la préparation de fibres d'alginate de calcium revêtues de chitosane par un procédé de filage par mouillage et la caractérisation de ces fibres dont leur activité antibactérienne sont présentées. Un métier à filer à l'échelle pilote a été conçu et développé au cours de ces travaux de thèse pour l'élaboration de fibres d'alginate de calcium. Ces dernières, préalablement fabriquées, sont immergées dans une solution d'acétate de chitosane. Trois méthodes de coagulation de l'enduit de chitosane ont été explorés dont deux consistent en l'immersion des fibres dans un bain neutralisant : une solution de dihydroxyde de calcium ou une solution d'hydroxyde de potassium. La dernière méthode consistait à neutraliser le chitosane par séchage sous air chaud soufflé. Une caractérisation structurelle, mécanique et d'absorption des fibres, ainsi qu'un dosage du chitosane revêtu ont été réalisés. De plus, une évaluation antibactérienne a été accomplie par une méthode de comptage des UFC (Unité Formant Colonie) après 6 h d'incubation à 37 °C. L'incorporation de chitosane aux fibres d'alginate de calcium apporte une activité antibactérienne contre Staphylococcus epidermidis, Escherichia coli et divers Staphylococcus aureus tels que MSSA (Methicillin Sensitive Staphylococcus aureus), CA-MRSA (Community Associated Methicillin Resistant Staphylococcus aureus) et HA-MRSA (Healthcare Associated Methicillin Resistant Staphylococcus aureus). Ces fibres revêtues sont alors des candidats de choix pour l'élaboration de tissus destinés à la cicatrisation des plaies. Développer des compresses avec les propriétés hémostatiques et cicatrisantes de l'alginate de calcium combinées aux propriétés antibactériennes du chitosane peut être envisagé pour lutter contre les infections et plus particulièrement les maladies nosocomiales / In this work, the preparation of chitosan-coated alginate fibers by a wet spin process and the characterization of these fibers, particularly their antibacterial activities are presented. A pilot scale spinning machine was developed during this thesis for the elaboration of calcium alginate fibers. These last, preformed produced were immersed in chitosan acetate solutions. Three coagulation methods of the chitosan coating were explored two of which consist to the immersion of the fibers in a neutralizing bath: a calcium hydroxide solution or a potassium hydroxide solution. The last method is to neutralize chitosan by drying under hot air blown. Structural, mechanical and absorption characterization of fibers and a dose of the coated chitosan have been made. Furthermore, the antibacterial evaluation was achieved by a CFU (Colony-Forming Units) counting method after 6 h of incubation at 37 °C. The incorporation of chitosan on calcium alginate fibers brings antibacterial activities against Staphylococcus epidermidis, Escherichia coli and various Staphylococcus aureus strains namely MSSA (Methicillin Sensitive Staphylococcus aureus), CA-MRSA (Community Associated Methicillin Resistant Staphylococcus aureus) and HA-MRSA (Healthcare Associated Methicillin Resistant Staphylococcus aureus) which make these chitosan-coated fibers potential candidates for wound dressing materials. Developing a wound dressing with the haemostatic and healing properties of alginate combined with antibacterial properties of chitosan can be envisioned for fighting against the infections and more particularly nosocomial infections

Ce travail de thèse concerne l'étude du filage et des propriétés de fibres composites à base de nanotubes de carbone. Les propriétés mécaniques des fibres en cours de solidification et en mouvement dans un bain de coagulation sont évaluées afin d'étudier l'influence de différents paramètres physico-chimiques impliqués dans leur fabrication. Ces fibres, combinant des propriétés mécaniques et électriques prometteuses, peuvent être obtenues de façon continue grâce au développement d'un nouveau procédé de filage. Elles présentent de plus un effet original de mémoire de température dont l'origine est étudiée dans cette thèse. Ces fibres sont potentiellement utiles pour diverses applications: des matériaux à haute absorption d'énergie mécanique à des textiles conducteurs fonctionnels.

Les prothèses vasculaires textiles en polyéthylène téréphtalate (PET) présentent souvent des occlusions après implantation pour les petits diamètres (6-8mm) car la surface des prothèses est peu hémocompatible. Or, l'hémocompatibilité des prothèses serait largement améliorée si ces dernières se recouvraient d'une couche de cellules endothéliales qui tapissent naturellement les vaisseaux sanguins. Ce projet vise à mettre en évidence que les textiles bruts ne sont pas un support viable pour le développement de ces cellules endothéliales, puis propose de remplacer les matrices protéiniques par un recouvrement synthétique. Pour ce faire, de l'acide poly-L-lactique (PLA) solubilisé a été filé sous forme de nanofibres déposées sur la surface luminale de la prothèse. L'étirage par jet d'air a été caractérisé selon un modèle plan, puis adapté à la fon11e tubulaire des prothèses. Les nanofibres ont été évaluées sur le plan de la cytocompatibilité, de l'adhérence et de la prolifération avec un modèle de cellules endothéliales animales. Ce travail vise aussi à optimiser l'adhérence de ces fibres sur le PET par l'emploi d'une technique de modification de surface par plasma. Les résultats montrent qu'il est possible de produire des nanofibres de PLA et de contrôler leur diamètre, et de sceller la paroi de la prothèse textile. Enfin, les cellules endothéliales prolifèrent en monocouche sur des prothèses recouve1tes de nanofibres. Il est possible d'optimiser l'adhérence des nanofibres sur le PET avec un traitement par plasma. En conclusion nous avons proposé une alternative à l'enduction traditionnelle des prothèses permettant la prolifération en monocouche des cellules endothéliales.

Cette thèse rapporte l'étude d'un procédé original de filage continu par coagulation de nanotubes de carbone afin d'obtenir une fibre composite aux propriétés balistiques remarquables. Elle s'intéresse à la caractérisation des fonctions chimiques de surface, de la morphologie et des dimensions des nanotubes aux différentes étapes du procédé. Y sont détaillées une étude quantitative des effets et cinétiques de scission des nanotubes par les ultrasons. Elle présente de plus des travaux relatifs au développement d'une ligne continue de filage des nanotubes de carbone en voie solvant. Des méthodes originales de caractérisation mécanique in-situ de fibre gel sont proposées, permettant notamment un meilleur contrôle des paramètres physicochimiques liés au procédé. Nous espérons que les résultats obtenus participeront à une meilleure compréhension des effets des traitements utilisés pour l'obtention de dispersion homogène de nanotubes de carbone et à un développement des procédés continus de filage textile. / This thesis deals with an original continuous spinning process of carbon nanotubes by coagulation. It focuses on characterization of surface chemical functions, morphology and dimensions of carbon nanotubes at each stage of the process. We present a quantitative study about the effects and kinetics of nanotubes scission induced by ultrasound. We present also the development of a continuous wet-spinning line. We propose methods for in-situ mechanical characterization of gel fibers, which enable a better control of physico-chemical parameters of the process. We hope that these results will participate to a better global comprehension of the effects of treatments used to obtain homogeneous carbon nanotubes suspension and to the development of continuous spinning process of high performance textile fibers.

Compte tenu des propriétés spécifiques de l'Alfa, de son haut potentiel fibreux, des conditions de sa production et de sa transformation très écologiques, nous nous sommes proposés de mener une étude ayant pour objectif l'extraction des fibres cellulosiques à partir de la plante en vue d'applications textiles. L'extraction est conduite suivant différentes voies : mécanique, classique à la soude et enzymatique. A la lumière des différentes caractéristiques de ces fibres issues des différents procédés d'extraction, nous avons établi des corrélations entre la structure et les propriétés des fibres cellulosiques obtenues. Les fibres 1, 2 et 3 issues de différentes extractions ont fait l'objet d'une étude comparative dans le but d'évaluer au mieux, d'une part, leurs caractéristiques physico-chimiques (finesse et longueur, densité, MEB, FTIR-ATR, diffraction aux rayons X, comportement au mouillage et énergie de surface, taux de reprise, cinétique d'absorption-désorption...) et leurs propriétés mécaniques, d'autre part. L'efficacité de chaque traitement a été approuvée par l'élimination progressive des composants non cellulosiques et l'obtention de fibres longues prêtes à être intégrées dans le processus de transformation textile. Dans un second temps, nous avons produit des fils par le procédé conventionnel anneau- curseur afin d'obtenir une structure organisée et homogène. Ainsi, le potentiel textile des fibres d'Alfa a été confirmé. Afin de valoriser les fibres très courtes, nous les avons mises en solution dans un solvant écologique : le NMMO. La solution concentrée est extrudée à travers une filière selon le procédé de filage humide appliqué aux fibres Lyocell. Finalement, une comparaison entre les fibres extraites des tiges d'Alfa, les filaments obtenus par coagulation et les autres fibres naturelles couramment utilisées dans l'industrie textile, a été effectuée tout au long de cette étude pour permettre de bien situer les fibres d'Alfa dans le paysage général des fibres textiles.

Cette thèse rapporte l'étude d'un procédé original de filage continu par coagulation de nanotubes de carbone afin d'obtenir une fibre composite aux propriétés balistiques remarquables. Elle s'intéresse à la caractérisation des fonctions chimiques de surface, de la morphologie et des dimensions des nanotubes aux différentes étapes du procédé. Y sont détaillées une étude quantitative des effets et cinétiques de scission des nanotubes par les ultrasons. Elle présente de plus des travaux relatifs au développement d'une ligne continue de filage des nanotubes de carbone en voie solvant. Des méthodes originales de caractérisation mécanique in-situ de fibre gel sont proposées, permettant notamment un meilleur contrôle des paramètres physicochimiques liés au procédé. Nous espérons que les résultats obtenus participeront à une meilleure compréhension des effets des traitements utilisés pour l'obtention de dispersion homogène de nanotubes de carbone et à un développement des procédés continus de filage textile.

Cette thèse rapporte l’étude des propriétés de fibres composites polymère/nanotubes de carbone obtenues par voie fondu. Contrairement aux fibres produites jusqu’à présent par cette technologie, les fibres réalisées dans cette thèse sont conductrices. Les propriétés électriques sont étudiées en fonction de différents paramètres dont la température et les contraintes mécaniques. Par un modèle analytique, il est montré que l’étirement induit par leprocédé entraine une translation relative des nanotubes et une perte de contacts électriques.Ces fibres possèdent aussi des propriétés thermomécaniques originales comme des effets à mémoire de forme et à mémoire de température. Cette dernière est reflétée par un pic de contrainte générée à la température de déformation du matériau. Ces effets ont pu être mis en évidence sur des déformations de type traction et torsion. Même si ces effets sont gouvernés par le polymère, l’introduction des nanotubes apporte des améliorations des propriétés. / This thesis reports the study of the properties and structure of carbon nanotube / polymercomposite fibers obtained by melt spinning. By contrast to most fibers produced by thistechnology, the fibers produced in this thesis are electrically conductive. The conductivityproperties are studied as a function of various parameters including temperature andmechanical stress. It is shown that fiber drawing induced by the process leads to a relativetranslation of the nanotubes relative to each other and to a loss of electrical contacts. Ananalytical model accounts for this phenomenon and reproduces the experimental results.Polymer-nanotube fibers exhibit also particularly original thermomechanical properties suchas shape memory effects that are controllable by the programming process. Surprisingly, thefibers have a temperature memory reflected by a peak of the generated stress at thetemperature at which the materials has been programmed. These effects have beendemonstrated for various types of deformations including elongation and torsion. Althoughthese effects are governed by the properties of the polymer, it is shown that the introductionof nanotubes provides significant improvements of the thermomechanical properties.

Ce travail de recherche traite de l’optimisation et de la modélisation de nanofibres obtenues par filage électrostatique pour des applications techniques en tant que, a) cellules résistives pour génération de chaleur et b) couche ultra filtrante pour système de protection respiratoire. Afin d’intégrer ces matériaux nanofibreux aux applications visées, deux procédés de production ont été mis en oeuvre, à savoir mono-aiguille et multijets. Une étude statistique a été réalisée pour modéliser et optimiser les non-tissés de nanofibres pour des productions à échelle laboratoire et semi-industrielle. L’outil statistique c’est révélé pertinent pour anticiper la morphologie des matériaux produits et assurer une homogénéité optimale. Les non-tissés présentant les caractéristiques morphologiques souhaitées ont été sélectionnés, testés, et les résultats ont révélé leur fort potentiel pour les champs applicatifs visés. Ces travaux valident deux pistes de recherche qui déboucheraient sur une intégration concrète de ces matériaux innovants. / Optimization and modelling of electrospun nanofibrous nonwovens and their technical applications, i-e heat generation and respiratory protection, were studied in this work. For utilization in these applications, nanowebs were statistically modelled and optimized using different electrospinning techniques i-e needle and needleless setups based on significance of these techniques for lab and bulk scale production of nanowebs. Moreover, quantitative impact of different electrospinning parameters was also observed. Statistical analysis was found to be a useful tool for study of electrospinning process and production of nanowebs with minimum defects. The optimized nanowebs were used for selected applications and based on results it was concluded that they can be a potential material for both, heat generation and respiratory protection. These observations are expected to initiate more focused studies in both the fields.

Le forgeage multi-matériaux est un procédé permettant la mise en forme et l’assemblage simultanés de matériaux différents. Ce procédé permet d’obtenir des pièces multi-matériaux avec le « bon matériau placé au bon endroit ». L’objectif des travaux de thèse est de définir les conditions nécessaires à l’établissement de la liaison métallurgique par forgeage à l’interface d’un couple d’aciers. Dans un premier temps, l’état de l’art a servi à l’identification les phénomènes physiques accompagnant le forgeage multi-matériaux et les paramètres clés pilotant l’établissement de la liaison métallurgique. Le principe de base de l’établissement d’une liaison passe par la fragmentation des oxydes en surface des matériaux et par l’application d’une pression de contact favorisant le contact entre les matériaux nus et la diffusion. Les deux paramètres clés identifiés sont donc la pression normale de contact et l’expansion de surface. Le protocole de caractérisation du co-forgeage mis en place comporte trois essais « simples » permettant de solliciter les interfaces avec des pressions et des expansions différentes. Ces dernières, estimées par simulation numérique de l’essai, sont mises en relation avec la qualité des liaisons obtenues évaluée, quant à elle, au travers d’observations métallographiques. Les premières simulations permettent de dimensionner les campagnes expérimentales. Celles-ci sont ensuite conduites sur les moyens de mise en forme de la plateforme VULCAIN. Les efforts de mise en forme et la géométrie globale des pièces et la répartition de matière servent de base à l’identification des paramètres de la simulation. La simulation ainsi obtenue et les observations métallographiques aux interfaces sont ensuite mises en lien. Cette démarche a permis de confirmer l’importance du rôle joué par la pression de contact et l’expansion de surface sur l’établissement d’une liaison au cours de la mise en forme du multi-matériaux. La répartition et la forme des particules d’oxydes semblent liées au chemin thermomécanique subi par l’interface. / The multi-material forging is a forming process allowing, simultaneously, the welding and shaping of multi-material parts with the right material at the right place. The purpose of the presented work is to identify the necessary conditions to obtain a metallurgical bond during forming between two different grades of steel. First, the state of the art allowed the identification of the physical phenomena occurring during multi-material forging and the determination of the key parameters of the bonding which are the contact pressure and the surface expansion at the both sides of the interface. The mechanisms to establish metallurgical bond by forging are based on the breaking and the dispersion of the oxide layer at the interface then the extrusion of the soft material through the voids generated between the oxide fragments. Second, the characterization methodology of this work is presented. It consists of three “simple” forming tests leading to different interface conditions (contact pressure and surface expansion). The first simulations allow the design of the experimental plan for each test. The comparison between simulations and experiments allows the identification of physical parameters of the simulation. Then, the contact pressure and the surface expansion of the identified simulations are used to analyze the metallographic structure and the bonding at the interface.The developed work confirms the major effect of the contact pressure and the surface expansion on the establishment of a metallurgical bond during multi-material forming. The size and the shape of the oxide particles seem to depend on the thermomechanical path at the interface.