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.

The doctoral thesis is focused on the study, research and development of refractories with phosphate bonding. Primary motivation is preparation of phosphate-based binders that can be applied for non-shaped insulating material fabricated by “in situ” foaming. The phosphate binders based on Al2O3-H3PO4 system are one of the most common in refractory technology. The amphoteric nature of the aluminium and its oxides require the setting of Al2O3-H3PO4 binders under the higher temperatures. Application of higher temperatures is necessary to obtain the minimal manipulation strength of as-prepared green bodies. The main goal of the work is preparation of ytrium phosphate-based binders via different preparation techniques. Yttrium based binders would allow phosphate refractory preparation by standard way, i.e via reaction between binder and reactive aggregate, without structural disintegration of foamed material even before getting manipulation strength or the final firing procedure. Yttrium is more basic than aluminium and therefore more reactive in Y2O3-H3PO4 system.. Yttrium oxide is highly refractory material and sintered yttrium monophosphate has excellent properties from the thermal and corrosive stability point of view. This fact should compensate higher price of this material. Experimental part of this work studies the possibilities of binders preparation in Y2O3-H3PO4 system. The mixtures were designed to prepare binding phase Y(H2PO4)3. Products of these reactions were characterized in phase and chemical point of view. In order to study and describe setting and hardening processes of phosphate binders, the products were “in situ” analyzed by the thermal analyses and high-temperature diffraction analysis up to the 1300 °C. High temperature products were then characterized by means of phase and chemical composition and morphology.

Durant ces dernières décennies, les composés de basse dimensionnalité à gap de spin ont été largement étudiés grâce notamment à l'aide qu'ils peuvent apporter dans la compréhension de la frontière entre le comportement purement quantique d'un spin isolé et le comportement classique d'un ensemble de spins. Parmi ces composés à gap de spin nous pouvons citer les chaînes alternées de spins 1/2, les composés présentant une transition spin-Peierls ou les systèmes comportant un nombre pair de spins avec un couplage d'échange antiferromagnétique (AF) entre eux. Parmi les méthodes d'étude expérimentale de ces systèmes, la Résonance de Spin Electronique (RSE) fait partie des plus puissantes parce qu'elle est très sensible aux interactions anisotropes dans ces composés. Malgré les multiples données RSE obtenues sur ces composés, l'interprétation du profil de variation thermique de la largeur de raie RSE et du facteur g reste quand même problématique à cause de l'absence de théories efficaces. Parmi les théories disponibles, la plus utilisée est celle de Kubo et Tomita qui prédit un rétrécissement par échange de la largeur de raie à température infinie. Plus récemment, Oshikawa et Affleck ont trouvé des formules de la variation thermique de la largeur de raie et du facteur g pour une chaîne homogène de spins 1/2. Une autre méthode pour interpréter les données RSE est de calculer numériquement les paramètres d'absorption du modèle qui décrit le mieux le composé étudié. Ce mémoire rapporte mes travaux de thèse dont le sujet est l'étude, par RSE, de la dynamique des spins dans les composés à base de dimères de spins 1/2, CsV2O5, VO(HPO4)*0.5H2O et KZn(H2O)(VO)2(PO4)2(H2PO4). En étudiant les courbes de résonance RSE en fonction de la température et de l'angle nous avons trouvé que ces composés, dont la susceptibilité magnétique peut être aussi bien décrite par celle d'un ensemble de dimères isolés de spins 1/2 que par celle d'une chaîne AF alternée de spins 1/2, présentent deux régimes de comportement de la largeur de raie en fonction de la température : A haute température les raies de résonance RSE sont rétrécies à cause de l'échange suivant les prédictions de Kubo et Tomita alors qu'à basse température les courbes de résonance RSE s'élargissent et changent de forme (apparition de deux raies de résonance dues à la structure fine). Avec une méthode numérique de calcul des paramètres d'absorption RSE nous montrons que ce profil de la largeur de raie correspond plus à celui présenté par une chaîne AF alternée de spins 1/2.