Dans le cadre d'un projet de recherche visant le développement d'une matrice alternative au PVC dans la fabrication de couvre-planchers, cette étude traite de la plastification de différentes matrices polymères chargées par le CaCO 3 . L'objectif global du projet, c'est-à-dire le remplacement du PVC dans la composition des couvre-planchers, est motivé par les effets néfastes de ce plastique sur la santé et 1'environnement. Dans l'introduction, le contexte social derrière l'utilisation du PVC, les travaux antérieurs du groupe de recherche, et la place qu'occupe cette étude dans l'objectif global du projet seront abordés. Ensuite, dans le CHAPITRE 1, un survol de la chimie des polymères et de la plastification sera fait. La première partie des résultats (CHAPITRE 3) traite de la plastification de composites à base d'ionomères poly(éthylène- co- acide méthacrylique), i- E/MAA. Ce type de polymère possède une morphologie complexe lui procurant d'excellentes propriétés mécaniques, mais une mise en oeuvre difficile. L'effet de différents plastifiants polymériques de la famille des polyglycols sur les propriétés rhéologiques et mécaniques des composites est discuté. Plus spécifiquement, le PEG, le PPG et les P(EG- co- PG) blocs/aléatoires ont été étudiés. L'effet de ces additifs sur le couple requis lors du mélange, sur l'adhésion, ainsi que sur le comportement mécanique du matériau lors d'une déformation dynamique et locale, ont été analysés. Les résultats sont traités en lien avec les propriétés physico-chimiques (polarité, cristallinité, T f , viscosité, structure) des plastifiants. Cette étude a permis d'identifier les facteurs critiques derrière la performance de cette famille de plastifiant dans ce type de matrice et d'établir une ligne directrice quant à la sélection d'une structure optimale. La seconde partie des résultats (CHAPITRE 4) porte sur le développement d'une nouvelle matrice à base d'un mélange binaire plastifié composé de PMMA et de i-E/MAA. Ce système alternatif est inspiré de la morphologie du PVC plastifié. En premier lieu, la plastification du PMMA par différents additifs commerciaux a été investiguée. Notamment, l'effet des plastifiants sur la température de transition vitreuse (T g ) du PMMA et sur les propriétés mécaniques du composite ont été analysés. Les résultats sont comparés avec la miscibilité prédite à partir de paramètres de solubilité (?) calculés par modélisation atomistique et trouvés dans la littérature. En se basant sur ces résultats, un plastifiant vert issu de ressources renouvelables a été retenu. Dans un deuxième temps, le renforcement du PMMA plastifié par les i-E/MAA a été étudié. L'effet des i-E/MAA sur les propriétés mécaniques et sur le procédé de mélange du composite de PMMA plastifié ont été analysés. L'influence du plastifiant sur la cristallinité des i-E/MAA et la stabilité des agrégats ioniques, ainsi que la répartition de l'additif dans les différentes phases du mélange, ont été vérifiés afin d'expliquer les tendances obtenues. Cette étude a mené à la proposition de matrices alternatives pour la fabrication de couvre-planchers dont les résultats sont prometteurs, malgré certaines propriétés ne respectant pas les requis pour l'application visée. [symboles non conformes]

Les nanocomposites à matrice polymère et plus particulièrement les élastomères chargés intéressent depuis de nombreuses années la communauté scientifique du fait notamment de leurs bonnes propriétés mécaniques. Il est établi que l'amélioration des propriétés mécaniques observées dans les élastomères renforcés par des charges nanoscopiques est principalement due à des effets de structure (dispersion des charges) et à des effets d'interface (interactions charges/matrice). Afin d'alimenter la discussion sur l'origine du renforcement dans les élastomères chargés, cette étude s'intéresse à la synthèse et à la caractérisation de nanocomposites modèles pour lesquels les interactions charges/matrice et la microstructure sont maîtrisées. En parallèle, ce travail propose également une analogie entre ces systèmes et les ionomères, matériaux constitués de macromolécules sur lesquelles des groupements ioniques sont greffés. Ces matériaux ionomère présentent des propriétés originales et permettent la création de nœuds de réticulation réversibles avec la température / In polymer-based nanocomposites macroscopic properties are driven by one specific feature: the huge interfacial area developed by nanofillers, leading to a strong improvement in mechanical properties. Even though the molecular origins of this reinforcement are still not well understood, its amplitude appears to be strongly related to two main effects: a structural effect (dispersion state) and an interfacial effect (filler/matrix interactions). The present project aims at developing and studying organic-inorganic nanocomposite materials based on an elastomeric matrix and spherical nanoparticles. A specific attention is paid to get tailored interactions and microstructures, different model nanocomposites are obtained with interesting and original thermo-mechanical properties. In parallel, this work also gives an analogy between these nanocomposite and ionomers, polymer chains on which ionic groups are grafted. These ionomer materials show original mechanical properties and allow creating reversible crosslink nodes with temperature

Les nanocomposites à matrice polymère et plus particulièrement les élastomères chargés intéressent depuis de nombreuses années la communauté scientifique du fait notamment de leurs bonnes propriétés mécaniques. Il est établi que l'amélioration des propriétés mécaniques observées dans les élastomères renforcés par des charges nanoscopiques est principalement due à des effets de structure (dispersion des charges) et à des effets d'interface (interactions charges/matrice). Afin d'alimenter la discussion sur l'origine du renforcement dans les élastomères chargés, cette étude s'intéresse à la synthèse et à la caractérisation de nanocomposites modèles pour lesquels les interactions charges/matrice et la microstructure sont maîtrisées. En parallèle, ce travail propose également une analogie entre ces systèmes et les ionomères, matériaux constitués de macromolécules sur lesquelles des groupements ioniques sont greffés. Ces matériaux ionomère présentent des propriétés originales et permettent la création de nœuds de réticulation réversibles avec la température

Ce travail de thèse a pour but l’étude des effets de la contamination cationique sur lamembrane électrolyte afin d’élaborer des outils de caractérisation et de diagnostic de cette pollution.Premièrement, la caractérisation physico-chimique de membranes PFSA commerciales arévélé des paramètres pertinents de structure et de propriété, qui ont été étudiés en fonction de leurdépendance à la capacité d’échange ionique (IEC).Deuxièmement, les propriétés thermiques des membranes contaminées par des cations ontrévélé des changements dépendant fortement de l’acidité de Lewis du cation (LAS). Cette tendance aété corrélée à la nature de l’interaction des différents cations avec les groupements polaires de lachaîne polymère, révélée par FTIR.Enfin, l’influence du taux de pollution sur les différents paramètres thermiques et structurauxnous a permis de révéler ceux qui sont pertinents non seulement à l’identification mais aussi à laquantification de la pollution. Une application des courbes d’étalonnage a été réalisée sur desmembranes vieillies issues de systèmes réels après fonctionnement. / The purpose of this study was to experimentally determine the effects of cationiccontamination on PEMFC ionomers in order to elaborate characterization tools and new modes forpollution diagnosis.First, a large series of techniques were used to investigate the properties of commercial PFSAmembranes. Distinctive parameters concerning structure and properties were extracted as well as theirrelationship to ion exchange capacity (IEC).Second, the thermal properties of cation-contaminated membranes revealed changes that arehighly dependent on the Lewis Acid Strength of the cation (LAS). This trend was correlated with thenature of the interaction between the cations and the polar groups of the polymer chain, revealed byFTIR spectroscopy.Finally, the influence of the pollution level on the thermal and structural parameters allowedus to reveal not only the relevant parameters to the identification but also to the quantification ofpollution. An application of the different calibration curves was performed on aged membranescoming from real operating systems.

Ce travail de thèse a pour but l'étude des effets de la contamination cationique sur la membrane électrolyte afin d'élaborer des outils de caractérisation et de diagnostic de cette pollution. Premièrement, la caractérisation physico-chimique de membranes PFSA commerciales a révélé des paramètres pertinents de structure et de propriété, qui ont été étudiés en fonction de leur dépendance à la capacité d'échange ionique (IEC).Deuxièmement, les propriétés thermiques des membranes contaminées par des cations ont révélé des changements dépendant fortement de l'acidité de Lewis du cation (LAS). Cette tendance a été corrélée à la nature de l'interaction des différents cations avec les groupements polaires de la chaîne polymère, révélée par FTIR. Enfin, l'influence du taux de pollution sur les différents paramètres thermiques et structuraux nous a permis de révéler ceux qui sont pertinents non seulement à l'identification mais aussi à la quantification de la pollution. Une application des courbes d'étalonnage a été réalisée sur des membranes vieillies issues de systèmes réels après fonctionnement.

Ce travail s’articule autour de la mesure de la résistance protonique des électrodes de PEMFC. Un modèle d’électrode volumique permet d’ajuster les spectres d’impédance électrochimique expérimentaux d’une cathode balayée à l’azote et d’estimer la résistance protonique de l’électrode ainsi que celle de la membrane, dans des conditions d’humidité contrôlées. De même, des mesures sont effectuées sur une cathode alimentée en oxygène pur produisant du courant et de l’eau. Elles permettent d’estimer les résistances protoniques de l’électrode et de la membrane dans différentes conditions de stoechiométrie et de courant. L’humidité effective dans la membrane, ainsi que dans l’électrode sont alors estimées à l’aide des corrélations obtenues en conditions d’humidité contrôlées. L’auto-humidification d’un assemblage membrane-électrode est suivie au moyen d’une cellule segmentée apportant à la mesure une résolution spatiale. L’humidité effective est plus élevée dans l’électrode que dans la membrane. Un deuxième volet concerne l’étude de la dégradation au moyen de tests de vieillissement accélérés. Une compaction de l’électrode due à la corrosion du support carboné est détectable par spectroscopie d’impédance lors des tests de démarrage. En revanche, aucune dégradation significative du ionomère dans l’électrode n’a pu être détectée au cours de ce travail / This work focuses on the development of electrochemical impedance spectroscopy (EIS) methods to measure the protonic resistance of PEMFC active layers. Experimental spectra of a cathode fed with nitrogen are fitted to a volumetric electrode impedance model to yield the protonic resistance of the electrode and that of the membrane in controlled humidity conditions. In addition, EIS measurements are performed on a cathode fed with oxygen, delivering current and producing water. The protonic resistances of the membrane and of the electrode are obtained in several conditions of gas stoichiometry and of current density. The effective humidity within the membrane and within the electrode is estimated using the calibration obtained in controlled humidity conditions. Thus, the monitoring of a MEA self humidification is achieved with spatial resolution using a segmented cell designed in our lab. The effective humidity is higher in the catalyst layer than in the membrane. A second part of this work is dedicated to the catalyst layer degradations. Accelerated stress tests consisting in a membrane chemical degradation protocol, a carbon degradation protocol, a start-up protocol and a dry operation regime are performed. A compaction of the electrode due to carbon corrosion is detected during start-up protocols. A strong chemical attack of the ionomer has been observed within the membrane, close to the cathode side. However, no degradation of the ionomer within the cathode has been measured

La thèse est orientée à la production d'une membrane proton conductrice pour la pile à combustible à membrane proton électrolyte (PEMFC) comme un but principal. L'originalité et le challenge de l'élaboration de la membrane consistent en procédure multi-étape : commencer avec la synthèse de l'unité simple – un monomère ionique, continuer avec la polymérisation et l'estimation générale de performance en échelle de laboratoire de polymère ; et finir avec la production des matériaux en échelle industrielle et tester en conditions réelles. Toutes les étapes, sauf la dernière, sont étudiées en détail. Premièrement, beaucoup d'attention est portée à la description du protocole de production et purification de monomères ioniques. C'est à cause de la complexité des interactions ioniques dans un système ‘produit-solvant' et dû à l'exigence principale pour la haute pureté du monomère que la synthèse et traitement attentifs des monomères doivent être faits. En total, trois nouveaux monomères, portants les chaines acides perfluorosulfoniques, sont proposés. Ensuite, plusieurs réactions de polymérisation avec les différents monomères non-ioniques commerciaux sont décrites. Deux familles différentes des membranes proton conductrices sont décrites : poly(arylene ether)s (PAEs) statistiques et poly(arylene ether sulfone)s statistiques et en bloc. Elles sont synthétisées en séries de CEI différentes pour pouvoir suivre l'impact du groupe ionique sur les propriétés des matériaux. De plus, la nouvelle structure d'ionomère est proposée, où le copolymère à bloc contient le bloc hydrophile, synthétisé de deux monomères, portants les groupes perfluorosulfoniques (PFSA). Ça permet d'approcher au maximum les groupes latéraux superacides le long de la chaîne, ce qui, le plus probablement, contribue vers la meilleur organisation t interaction entre les sites ioniques. Pour la caractérisation suivante des nouveaux polymères ils sont coulés en membranes par la méthode de coulée-évaporation de ses solutions en dimethylacétamide (DMAc). Influence de la température du processus est décrite brièvement. Les membranes de différentes séries sont comparées entre eux-mêmes et à Nafion comme le matériau de référence. C'est connu que Nafion acquiert sa haute performance dû à : i) présence du groupe latéral superacide PFSA et ii) organisation des chaînes de polymère aux domaines bien séparés de conducteurs de protons (hydrophiles) et stables mécaniquement (hydrophobes). Par contre, la production de ce matériau contient les procédures dangereuses et chères de manipulation avec les gases fluorés, car cet ionomère contient une chaîne de base de Teflon. De plus, la température de transition de squelette perfluorée est plus basse que la température de fonctionnement de ionomère dans PEMFC. Les nouveaux ionomères sont ensuite caractérisés pour les propriétés thermo-mécaniques, stabilité, conductivité, morphologie. Ils montrent : i) hautes températures de transitions, ce qui permet l'utilisation de ces polymères aux conditions de la fonctionnement de PEMFC ; ii) le phénomène de la séparation de phases, ce qui propose les matériaux d'avoir la morphologie avec les domaines bien définis pour la conduction des protons, iii) la structuration avec une organisation importante, ce qui est rare d'apercevoir pour les matériaux aromatiques ; iv) haute conductivité protonique même à l'humidité réduite pour plusieurs séries des polymères proposées. Par conséquent, les matériaux montrent la performance prometteuse, ce qui doit être vérifiée aux conditions réelles de la pile à combustible. De plus, ce travail est innovant par la procédure de production des ionomères, c'est pourquoi plus des différentes séries des polymères sont prévues à être synthètisées à partir des monomères ioniques proposés ici. La variation des monomères ioniques peut être élargie aussi par changement de PFSA groupes aux perfluorosulfonimides. / The current work is directed to production of a proton conducting membrane for a proton electrolyte membrane fuel cell (PEMFC) as a main goal. The originality and the challenge of the membrane elaboration lie in the multi-step procedure: starting with the synthesis of a simple unit – an ionic monomer, continuing with polymerization and overall estimation of the polymer performance at laboratory scale, and ending with production of the required material of industrial quantity and testing in real conditions. All the steps, except the last one, are explicitly studied. Firstly, much attention in the dissertation is paid to description of a protocol for production and purification of the ionic monomers. It is due to complexity of ionic interactions in a system ‘product-solvent' and due to the main requirement of high purity for a monomer that attentive synthesis and treatment of the monomers must be provided. In total three new monomers, bearing perfluorosulfonic acid chains, are reported. Then, a number of polymerization reactions with different commercial non-ionic monomers are proposed. Two main families of proton conducting ionomers are described: random poly(arylene ether)s (PAEs) and poly(arylene ether sulfone)s (PAESs), both random and block-copolymers. They are synthesized in series of different IEC in order to follow the impact of the ionic group to the properties of the material. Additionally, a new structure of the ionomer is proposed, where the block-copolymer contains a hydrophilic block, synthesized from two monomers, bearing perfluorosulfonic acid (PFSA) groups. It allows maximally approximating the superacid lateral groups along the polymer chain that, most probably, contributes to better organization and interaction between the ionic sites. For further characterization of the novel polymers, they are cast to membranes by casting-evaporation method from their solutions in dimethylacetamide (DMAc). The influence of production temperature is described briefly. The membranes of different series are compared between each other and to Nafion as a reference material. It is known that Nafion acquires its high performance due to: i) presence of superacid PFSA lateral groups, and ii) organization of polymer chains into well-separated proton-conductive (hydrophilic) and mechanically stable (hydrophobic) domains. However, production of this material comprises dangerous and expensive procedures of manipulation with fluorinated gases, since this ionomer contains a Teflon-type backbone. Moreover, transition temperature of the perfluorinated main chain is lower, than the required temperature of the ionomer functioning in a PEMFC. The novel ionomers are further characterized in terms of thermo-mechanical properties, stability, conductivity, bulk morphology. They exhibit: i) high transition temperatures, which allows utilization of these polymers at conditions of a PEMFC functioning; ii) phase separation phenomenon, which suggests the materials to have morphology with distinct domains for proton conduction, iii) highly organized structuring, which is rare to clearly evidence on aromatic materials; iv) high proton conductivity for several polymer series, which over-perform Nafion even at reduced humidity. Based on these results, some of the synthesized materials are considered to be promising in a PEMFC, but further study in real conditions must be provided. Additionally, the current work is pioneering in the way of production of the ionomers, therefore, more different series of polymers are previewed to be synthesized out of the ionic monomers, proposed here. Variety of the ionic monomers may be enlarged as well by changing the PFSA groups to perfluorosulfonimide ones or by searching for other fluorinated commercial materials that might be modified into monomers with two functional groups for polycondensation. Thus, the main objectives, set for the current work, are fulfilled.

Ce travail porte sur l'élaboration et la caractérisation de nouvelles membranes conductrices protoniques à base de ionomères perfluorsulfonés acides (PFSA) destinées à l'application pile à combustible PEMFC. Deux approches ont été utilisées afin d'améliorer les propriétés thermomécaniques d'un PFSA, l'Aquivion®, en vue de son utilisation à des températures supérieures à 80 °C. La première consiste à l'associer avec un polymère aromatique hydrogéné sulfoné, le poly(éther éther cétone) sulfoné (S-PEEK), via un simple mélange de ces polymères, conduisant à des matériaux Aquivion/S-PEEK. Dans la seconde voie, l'Aquivion® est combiné à un réseau de polymère neutre fluoré, le Fluorolink® MD 700, au sein d‘une architecture de Réseaux semi-Interpénétrés de Polymères (semi-RIP). Le réseau fluoré est alors synthétisé par voie radicalaire. À titre de comparaison, le S-PEEK a également été associé à ce même réseau neutre. Ces différents matériaux ont été élaborés sur une large gamme de composition.Leurs capacités d'échange ionique, leurs propriétés mécaniques, de sorption et de transport d'eau et de conductivité protonique ainsi que leurs stabilités mécanique, thermique et chimique ont fait l'objet de caractérisations les plus complètes possibles. Associées à différentes techniques de microscopie, elles ont permis également de déterminer la morphologie de ces nouveaux matériaux. Enfin, les nouvelles membranes présentant les caractéristiques physico-chimiques ex-situ les plus intéressantes ont été testées dans des conditions réelles de fonctionnement en pile à combustible, entre 80 à 105 °C. Les performances en pile à combustible de certains de ces matériaux sont similaires voire supérieures à celles de la membrane de PFSA seul. / This work focuses on the synthesis and characterization of new proton conducting membranes based on Aquivion®, a perfluorosulfonic acid ionomer (PFSA), for Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC) application. Two approaches have been used to strengthen thermomechanical properties of this PFSA for operation above 80 °C. The first approach is the blend of Aquivion® with a sulfonated poly (ether ether ketone) (S-PEEK), leading to Aquivion/S-PEEK materials. In the second approach, Aquivion® is combined with a neutral Fluorolink® MD 700 fluorinated polymer network through semi-interpenetrating polymer network architecture (semi-IPN). In comparison, S-PEEK has also been associated with the same neutral network. All of these materials have been synthesized over a wide range of compositions.Their ion exchange capacity, mechanical properties, sorption and transport of water, and proton conductivity as well as their mechanical, chemical and thermal stabilities have been extensively characterized. Morphology of these new materials has also been studied using different microscopy techniques. Finally, thanks to these ex-situ studies, fuel cell tests from 80 to 105 °C have been investigated on the most promising membranes, whose performances are similar or higher compared to single PFSA membranes.

La recherche de matériaux dentaires efficaces est une préoccupation constante de toute l'histoire de la dentisterie. Avec l'émergence de meilleurs produits, le développement de matériaux toujours plus innovants s'est imposé. De plus, la combinaison de différentes sciences comme la chimie, la biologie, la physique et l'ingénierie a permis de mieux connaître les exigences liées à la restauration dentaire. Le projet BIODENSOL est un projet de recherche et de mobilité doctorale entre l'Université de Lyon et LUCIDEON Ltd (Stoke-on- Trent, Royaume-Uni), financé par la Commission européenne. Le projet a été conçu pour favoriser les relations entre la recherche académique et les applications commerciales, pour améliorer les innovations médicales et associer des chimistes de l'état solide avec des praticiens hospitaliers en contact direct avec les patients ayant des problèmes dentaires. Ce projet proposait trois thèses de doctorat permettant de répondre aux conséquences des caries et d'érosion de l'émail par les aliments acides, l'idée de base étant de favoriser la reminéralisation pour éviter ces problèmes. Les recherches ont évolué de manière indépendante selon trois voies distinctes examinant trois matériaux différents qui pourraient amener des solutions potentielles. Le sujet principal de cette thèse concerne l'étude de poudres de verre borosilicaté présentant une séparation de phases et pouvant être incorporées dans des ciments verre ionomères. Les verres borosilicatés sont des matériaux prometteurs qui ont été largement étudiés pour des applications biomédicales, comme par exemple les échafaudages dans les tissus mous où la réparation osseuse. Par analogie avec les verres silicatés développés par Hench en 1969, qui sont reconnus pour leur bioactivité et leurs propriétés antimicrobiennes, les verres borosilicatés pourraient intéresser la dentisterie. Le système de verre étudié ici est un verre basé sur l'association de 5 constituants, SiO2-K2O-B2O3-CaO-Al2O3, qui a une forte tendance à la séparation des phases. L'objectif de ce travail est d'élaborer par fusion/trempe puis caractériser une série de nouvelles formulations de verres borosilicatés, puis de comprendre le mécanisme et la cinétique de dissolution en relation avec leur microstructure et leur composition. La variation des proportions de chaque constituant est déterminée par l'approche des plans d'expérience. L'utilisation d'un traitement thermique pour favoriser la séparation des phases en vue d'influencer le taux de libération cationique a été spécialement étudiée. Le processus de dissolution des borosilicates dans une solution aqueuse neutre (fluide corporel simulé) ou dans une solution acide (simulant des scénarios où des bactéries ou des aliments acides sont présents) fournit des informations sur le type et la concentration des espèces libérées par le verre. Différentes compositions ont été étudiées dans lesquelles SiO2 et K2O sont fixés tandis que les autres éléments varient afin d'évaluer l'effet sur la séparation de phases. Les cinétiques de dissolution des ions B-, Si-, Ca-, K- et Al- peuvent alors être reliées à la chimie du verre et à la microstructure. La séparation de phases amorphes (APS) provoque la séparation d'une phase unique initialement homogène en deux phases ou plus de compositions différentes. Le degré d'interconnectivité des deux phases vitreuses dépend de la nature du mécanisme de séparation de phases. Les verres élaborés sont optiquement transparents, puis deviennent plus ou moins opalescents suite à un traitement thermique. Le degré d'opacité est clairement dépendant de la proportion des éléments entrant dans la composition du verre. Le schéma de la libération d'ions implique que l'une des phases est plus réactive et sensible à l'attaque ; elle sera dissoute plus rapidement du verre... [etc] / The research for efficient dental materials has been a constant throughout the history of dentistry. As better materials emerged, the development of ever more innovative materials has been pushed forward. Moreover the combination of different sciences such as chemistry, biology, physics and engineering has provided better knowledge to the demanding requirements of the dental restorations. The BIODENSOL project is a European commission funded mobility research project managed by the University of Lyon and LUCIDEON Ltd, Stoke-on-Trent, UK. The project is designed to help building relations between academic and commercial research to enhance medical innovations and associates solid state chemists and hospital practicioners in direct contact with the patients with dental problems. This project proposes three PhD studies to address the problems of caries and enamel erosion by acidic foods (leading to sensitive teeth) encouraging re-mineralization to help avoid these problems. The researches independently evolved in three different routes investigating three different materials that could provide potential solutions. The main objective of this thesis concerns the study of Borosilicate phase separated glass powders for glass ionomer cements. As silicate bioglasses developed by Hench in 1969, regarding their bioactivity and antimicrobial properties, borosilicates glasses are promising materials and have been widely studied for biomedical applications for scaffolds in soft tissues and for bone repair and could be of interest in dentistry. The glass system studied here is a borosilicate glass (SiO2-K2O-B2O3-CaO-Al2O3) with a strong tendency to phase separate. The objective of this work is to characterize a series of the novel borosilicate formulations and to understand the mechanism and kinetic of dissolution related to their microstructure and composition. The use of thermal treatment to promote phase separation as a means of influencing the rate of ion leaching was especially studied. The dissolution process of borosilicates in neutral body solution (simulating body fluid) or in acid solution (simulating scenarios where bacteria or acid foods are present) provides information regarding the type and concentration of species released by the glass. Different compositions have been investigated in which SiO2 and K2O are fixed while the other elements are varied in order to assess the effect on the phase separation. As the novel borosilicates produced with the meltquenching technique is immersed in an aqueous environment, B-, Si-, Ca-, K- and Al- species are released to different degrees as a function of the time. Ion leaching trends can be related to the glass chemistry and microstructure. It has been shown that the amorphous phase separation (APS) causes an initially homogeneous single phase to separate into two or more phases of different compositions. The degree of interconnectivity of the two glass phases depend on the nature of the phase separation mechanism. This process can occur by a nucleation and growth process which gives isolated spherical particles or by spinodal decomposition where an interconnected structure is obtained. It is significant that before a heat-treatment the glasses are optically clear, but turn opalescent to different degrees following a heat treatment depending on the wt% of the elements in the composition. The pattern of the ion release implies that one of the phases is more reactive and susceptible to acid attack and will be leached out from the glass earlier. The other phase will remain in the cement improving the mechanical properties of the dental restorative material. Moreover, the mixing of the glass powder with a commercial poly(acrylic acid) has shown interesting mechanical and bioactive properties. This work showed how the ions leaching are influenced by the glass composition and the heat-treatment... [etc]

Le fil directeur durant cette période de recherche a été l’étude d’une interface dentine/titane assemblée par collage. L’objectif était d’optimiser et de simplifier des étapes du protocole d’assemblage, d’améliorer et d’étudier les performances de l’interface adhérente. Dans ce travail, les interfaces ont été testées in vitro par cisaillement.Cette étude a comporté trois volets :Le but de la première étude a été d’évaluer un assemblage par ciment verre ionomère (CVI), le Fuji Plus®, appliqué en association avec des adhésifs auto-mordançants sur la dentine. Trois des combinaisons « système auto-mordançant/Fuji Plus® » ont été appliquées et les résultats obtenus montrent des améliorations significatives entre 9% et 44% par rapport aux valeurs obtenues sur des éprouvettes de témoin.Le second volet expérimental a eu pour objectif de tester la compatibilité entre cinq systèmes adhésifs auto-mordançants (SAM) et deux composites d’assemblage (CA). Les SAM1 se sont révélés totalement incompatibles avec les CA chémopolymérisés ou duals. Inversement, les SAM2 étaient compatibles avec des CA chémopolymérisants ou duals. Une corrélation positive a été trouvée entre le pH des SAM ou les résines testées et les données de cisaillement.La dernière étude a été dédiée à l’évaluation de l'effet du stockage dans l’eau sur la résistance à la flexion (σf) et sur la résistance au cisaillement (RC) d’une interface dentine/titane assemblée par quatre résines adhésives auto-mordançantes (MRAM). Cette étude a montré que le stockage dans l'eau durant 60 jours a affecté négativement la résistance à la flexion de certains matériaux. L'adhésion dentine/titane offerte par Rely X® et G-Cem® était significativement plus élevée que celle de Maxcem® et SmartCem2®. / The aim of this work was to study a bonding dentin/titanium interface. The objective was to optimize and simplify the steps of the bonding protocol, improve and know well the performance of the adhesive interface. In this work, all interfaces have been tested in vitro by shearing.This study included three parts :The purpose of the first study was to evaluate an assemblage by glass ionomer cement (GIC), the Fuji plus®, applied in combination with self-etch bonding system on dentin. Three combinations "system self-etching / Fuji Plus®" were applied and the results obtained by test showed significant improvements from 9% to 44% higher than the values obtained on control specimens.The second experimental part was designed to test the compatibility between five self-etch bonding systems (SEBS) and two resin luting cements (RLC). Significant differences of bond strength in shear were observed according to both the curing mode of the RLC and the adhesive. The SEBS1 proved totally incompatible with chemical or dual cured RLC. Conversely, two-steps SEBS were compatible with RLC chemical/dual cured RLC. A positive correlation was found between the pH of the SEBS or the tested resins and the shear data.The latest study was devoted to evaluate the effect of the storage condition on flexural strength (σf) and shear bond strength (SBS) of a dentin/titanium interface assembled by four self-etch adhesive resin (SEARC). This study showed that the storage in water for 60 days has negatively affected the bending resistance of certain materials. The dentin/titanium adherence offered by Rely X® and G-Cem® was significantly higher than that of Maxcem® and SmartCem2®.