Un réacteur expérimental est construit qui permet de fondre, solidifier et purifier de l'aluminium par cristallisation fractionnée. La température du métal liquide, l'agitation et le refroidissement peuvent être variés pour permettre d'étudier différents paramètres du procédé de cristallisation. L'opération du réacteur ainsi que les essais faits à partir d'aluminium de pureté commerciale (99.7- 99.85%) sont décrits dans ce mémoire. Le réacteur possède une capacité de 200 kg d'aluminium. Le réacteur permet de purifier un mélange de 99.7 à plus de 99.9% du pureté. Un modèle mathématique pour simuler la solidification de l'aluminium dans le réacteur expérimental est aussi construit. Le modèle permet de simuler les transferts de chaleur et de masse présents dans le réacteur durant le procédé de cristallisation en fonction de la vitesse d'agitation de l'aluminium liquide et du débit du fluide refroidissant dans le réacteur. La modélisation du transfert de chaleur se fait par une méthode explicite en différences finies. Le transfert de masse est solutionné par un bilan autour de l'interface solide-liquide à la frontière de la solidification en y incorporant les coefficients de distribution des impuretés dans les phases liquide et solide. Le modèle permet de prédire les températures du fluide refroidissant et des parois du réacteur durant la solidification. Par le transfert de masse, le modèle prédit la concentration des impuretés telles que le fer et le silicium dans le solide cristallisé à partir des concentrations de ces mêmes impuretés dans le mélange liquide de départ. Finalement, une validation du modèle est obtenue par comparaison avec des données expérimentales.

La connaissance approfondie du comportement mécanique de ces nouveaux matériaux de pointe que sont les composites à matrice d'aluminium renforcé de particules (CMAp) permettra de faciliter leur insertion sur les marchés. De ce fait, l'étude de l'effet des défauts ou inclusions sur les propriétés en traction des CMAp est nécessaire afin d'établir les contrôles de qualité à leur égard. Cette étude a été réalisée sur un CMAp commercial, soit le Duralcan F3S.20S. Un certain nombre de phénomènes et problèmes liés à la production du composite Al-Si/SiCp ont été considéré en introduction, soit: la propreté de la matrice métallique; la structure de l'interface SiC/Al; la rhéologie; la réactivité des constituants du mélange; la sédimentation lors de l'arrêt du brassage; l'effet du mouvement de surface; oxydes entraînés sous forme de fragments de peaux d'oxydes; gaz entraîné à l'intérieur du mélange; les conditions de solidification (ségrégation des particules). L'échantillonnage provient de composites élaborés puis refondus à une échelle suffisamment grande, afin d'obtenir des conditions connues et bien contrôlées et ainsi s'assurer que les facteurs ci-haut mentionnés ne varient pas de façon significative d'une éprouvette à l'autre. Ainsi, le composite provient de l'usine Dubuc, une division d'Alcan Aluminium limitée, qui produit le composite Duralcan à une échelle industrielle depuis plusieurs années par la méthode de malaxage. Plus de deux cents éprouvettes normalisées ont été moulées dans les laboratoires du centre de recherche et de développement d'Arvida (CRDA) d'Alcan international. Les essais de traction et les examens réalisés sur les éprouvettes de composite Duralcan F3S.20S, ont permis de constater que l'amorce de la rupture se situe toujours sur des défauts macroscopiques. Ces défauts consistent le plus souvent, en des replis de peaux d'oxydes de couleur gris clair ayant une taille moyenne de 1 à 3 mm. Lorsque les défauts obtenus après refonte et moulage sont petits (<2 mm), la probabilité qu'ils laissent des empreintes visibles sur le film exposé aux R-X est faible; cette probabilité augmente avec la taille des défauts. On a constaté que les examens radiographiques sont une méthode valable pour déceler la présence de grands défauts (>3 mm), et par le fait même, pour prédire les propriétés associées à la présence de tels défauts. La présentation des propriétés mécaniques en tension a été effectuée à l'aide d'un indice de qualité dérivé de celui utilisé pour les alliages de fonderie Al/Si. L'indice de qualité utilisé, indice Q*, s'est révélé un outil très sensible à la présence de défauts et de ce fait, il a permis d'établir une comparaison précise avec la théorie de la rupture. Les essais et calculs réalisés dans le cadre de la présente étude, montrent une bonne correspondance entre les résultats expérimentaux et les valeurs obtenues à l'aide de la théorie de la rupture, faisant intervenir la présence de défauts. Ces valeurs théoriques sont calculées en utilisant le facteur critique d'intensité de contrainte et en considérant le défaut comme une fissure elliptique interne ayant une longueur définie. Les résultats expérimentaux obtenus, lors des essais sur les éprouvettes Duralcan, se situent en fait, entre le modèle de la mécanique élastique linéaire et celui de la mécanique élasto-plastique (profil équivalent d'Irwin). On observe cependant, lorsque les défauts sont petits (<1,3 mm), que les données expérimentales sont plus faibles que celles calculées à l'aide de la mécanique de la rupture. Ce comportement est fort probablement attribuable à la prédominance des facteurs intrinsèques, associés au mode de fabrication du composite, comme par exemple, les zones de densité élevée en particules de renfort ou en pores résultant de la ségrégation. L'analyse de la distribution des propriétés mécaniques en fonction de la taille des défauts permet de bien cerner l'importance de la propreté du composite. Ainsi en gardant constant les paramètres intrinsèques qui résultent notamment de la solidification, on peut suggérer d'effectuer une filtration du composite au moment du moulage. Pour atteindre des propriétés mécaniques optimales, cette filtration devrait éliminer les peaux et replis de peaux d'oxydes supérieurs à l mm. Finalement, les résultats de la présente étude montrent que les caractéristiques mécaniques du composite Duralcan F3S.20S sont prévisibles et varient peu, d'un échantillon à l'autre, lorsque toutes les précautions sont prises afin d'éviter la présence de défauts extrinsèques.

Doctorat en sciences appliquées / info:eu-repo/semantics/nonPublished

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La capacité résistante des sections en I en acier laminées à chaud et soudées est étudiée en profondeur dans cette thèse. La résistance en section influencée par le voilement local ainsi que la résistance d'une barre soumise au flambement sont étudiées. Les normes de dimensionnement actuelles reposent sur le principe de classification des sections et la méthode des largeurs efficaces (E.W.M.), ce qui peut conduire à des prédictions de résistance discontinues et des calculs longs et fastidieux, en particulier dans le cas de sections ouvertes non-symétriques ou soumises à des cas de chargement combinés. En raison de ces lacunes, une méthode de conception plus économique et plus simple, l'Overall Interaction Concept (O.I.C.), a été développé. L'O.I.C., qui repose sur l'interaction résistance-instabilité bien connue avec une définition de l'élancement relatif généralisé, abandonne le concept de classification des sections et l'E.W.M., et traite toutes les géométries de section de manière similaire, pour les sections et les membres, et pour des cas de charge simples ou combinés. Compte tenu de ces avantages, le domaine d'application de l'O.I.C. est ici étendu à la conception de profilés en I en acier laminés à chaud et soudés. L'O.I.C. est élargi au Chapitre 1 pour la conception de profilés en I laminés à chaud et soudés dans des situations de chargement combinées ; Le Chapitre 2 se concentre sur la conception de sections en I mono-symétriques sous des cas de charge simples, et le Chapitre 3 traite de l'application de l'O.I.C. au cas des éléments comprimés influencés par les instabilités couplées locales-globales. Dans chaque chapitre, les détails des modèles numériques ainsi que les résultats de validation sont fournis. Des études paramétriques numériques approfondies par le biais de modèles d'éléments finis validés vis-à-vis de résultats expérimentaux sont menées pour étudier l'influence de différentes nuances d'acier, formes de section et divers cas de charge sur la résistance ultime. Sur la base des résultats des éléments finis, des expressions de conception basées sur l'O.I.C. sont proposées. Les prédictions de résistance de l'Eurocode 3, des normes américaines et de la proposition O.I.C. sont comparés aux résultats numériques de référence. Dans l'ensemble, il est démontré que l'O.I.C. délivre des résistances continues et beaucoup plus précises que celles prédites par les normes existantes. Les propositions faites ici serviront de base au développement d'une approche O.I.C plus générale, pour d'autres formes de sections transversales et divers procédés de fabrication. / The resistance capacity of hot-rolled and welded steel I-sections are deeply investigated in this thesis. Both cross-section resistance influenced by local buckling and member resistance influenced by global buckling are considered. Current code-oriented design relies on the traditional cross-section classification system and the Effective Width Method (E.W.M.), which may result in discontinuous resistance predictions and lead to long and tedious design calculation processes, especially when it comes to non-doubly symmetric open sections or to combined loading cases. Due to these shortcomings, a more economic and simple design method, the Overall Interaction Concept (O.I.C.), was developed. The O.I.C., which is based on the well-established resistance-instability interaction with a definition of generalised relative slenderness, abandons the cross-section classification concept and the E.W.M. and deals with all cross-section shapes in a similar way for both sections and members, under simple or combined loading cases. Considering these advantages, an extension of its application scope is expected. The range of application of the O.I.C. in this thesis is extended to cover the design of hot-rolled and welded steel I-sections. The O.I.C. is developed in Chapter 1 for the design of hot-rolled and welded I-sections under combined loading situations; Chapter 2 focuses on an O.I.C.-based design of mono-symmetric I-sections under simple load cases and Chapter 3 discusses the application of the O.I.C. to the resistance of compression members as influenced by local-global coupled instabilities. In each chapter, the details of numerical models as well as validation results are provided. Extensive numerical parametric studies through test-validated finite element models are carried out to investigate the influence of different steel grades, section shapes and various load cases on ultimate resistance. Based on the finite element results, O.I.C. design expressions are proposed. Resistance predictions from Eurocode 3, the American Standards and the proposed O.I.C. approach are compared to the reference numerical results. Overall, it is evidenced that the proposed O.I.C. approach provides more continuous and significantly more accurate resistance predictions than existing design standards. The proposals from this research shall serve as a basis for the derivation of a more general O.I.C. approach to other cross-section shapes and manufacturing processes.

La capacité résistante des sections en I en acier laminées à chaud et soudées est étudiée en profondeur dans cette thèse. La résistance en section influencée par le voilement local ainsi que la résistance d'une barre soumise au flambement sont étudiées. Les normes de dimensionnement actuelles reposent sur le principe de classification des sections et la méthode des largeurs efficaces (E.W.M.), ce qui peut conduire à des prédictions de résistance discontinues et des calculs longs et fastidieux, en particulier dans le cas de sections ouvertes non-symétriques ou soumises à des cas de chargement combinés. En raison de ces lacunes, une méthode de conception plus économique et plus simple, l'Overall Interaction Concept (O.I.C.), a été développé. L'O.I.C., qui repose sur l'interaction résistance-instabilité bien connue avec une définition de l'élancement relatif généralisé, abandonne le concept de classification des sections et l'E.W.M., et traite toutes les géométries de section de manière similaire, pour les sections et les membres, et pour des cas de charge simples ou combinés. Compte tenu de ces avantages, le domaine d'application de l'O.I.C. est ici étendu à la conception de profilés en I en acier laminés à chaud et soudés. L'O.I.C. est élargi au Chapitre 1 pour la conception de profilés en I laminés à chaud et soudés dans des situations de chargement combinées ; Le Chapitre 2 se concentre sur la conception de sections en I mono-symétriques sous des cas de charge simples, et le Chapitre 3 traite de l'application de l'O.I.C. au cas des éléments comprimés influencés par les instabilités couplées locales-globales. Dans chaque chapitre, les détails des modèles numériques ainsi que les résultats de validation sont fournis. Des études paramétriques numériques approfondies par le biais de modèles d'éléments finis validés vis-à-vis de résultats expérimentaux sont menées pour étudier l'influence de différentes nuances d'acier, formes de section et divers cas de charge sur la résistance ultime. Sur la base des résultats des éléments finis, des expressions de conception basées sur l'O.I.C. sont proposées. Les prédictions de résistance de l'Eurocode 3, des normes américaines et de la proposition O.I.C. sont comparés aux résultats numériques de référence. Dans l'ensemble, il est démontré que l'O.I.C. délivre des résistances continues et beaucoup plus précises que celles prédites par les normes existantes. Les propositions faites ici serviront de base au développement d'une approche O.I.C plus générale, pour d'autres formes de sections transversales et divers procédés de fabrication. / The resistance capacity of hot-rolled and welded steel I-sections are deeply investigated in this thesis. Both cross-section resistance influenced by local buckling and member resistance influenced by global buckling are considered. Current code-oriented design relies on the traditional cross-section classification system and the Effective Width Method (E.W.M.), which may result in discontinuous resistance predictions and lead to long and tedious design calculation processes, especially when it comes to non-doubly symmetric open sections or to combined loading cases. Due to these shortcomings, a more economic and simple design method, the Overall Interaction Concept (O.I.C.), was developed. The O.I.C., which is based on the well-established resistance-instability interaction with a definition of generalised relative slenderness, abandons the cross-section classification concept and the E.W.M. and deals with all cross-section shapes in a similar way for both sections and members, under simple or combined loading cases. Considering these advantages, an extension of its application scope is expected. The range of application of the O.I.C. in this thesis is extended to cover the design of hot-rolled and welded steel I-sections. The O.I.C. is developed in Chapter 1 for the design of hot-rolled and welded I-sections under combined loading situations; Chapter 2 focuses on an O.I.C.-based design of mono-symmetric I-sections under simple load cases and Chapter 3 discusses the application of the O.I.C. to the resistance of compression members as influenced by local-global coupled instabilities. In each chapter, the details of numerical models as well as validation results are provided. Extensive numerical parametric studies through test-validated finite element models are carried out to investigate the influence of different steel grades, section shapes and various load cases on ultimate resistance. Based on the finite element results, O.I.C. design expressions are proposed. Resistance predictions from Eurocode 3, the American Standards and the proposed O.I.C. approach are compared to the reference numerical results. Overall, it is evidenced that the proposed O.I.C. approach provides more continuous and significantly more accurate resistance predictions than existing design standards. The proposals from this research shall serve as a basis for the derivation of a more general O.I.C. approach to other cross-section shapes and manufacturing processes.

Le contexte actuel du domaine de l'automobile a pour objectif d'améliorer le confort des utilisateurs. Plusieurs techniques sont mises en place afin de réduire les perturbations causées par le moteur. Par contre, une automobile est très différente d'un véhicule récréatif. En effet, le rapport de masse entre le moteur et le châssis ainsi que le rapport de raideur entre les tampons moteur et le châssis sont très différents pour un véhicule récréatif. Il est alors nécessaire de proposer une méthodologie qui est capable d'évaluer si les méthodes existantes qui se basent sur l'hypothèse du châssis rigide sont valides dans le contexte d'un châssis flexible et proposer une méthode qui soit capable d'améliorer le comportement du châssis plus rapidement. Pour cela, deux outils basés sur la méthode de contribution énergétique sont développés. Une méthodologie composée de méthodes existantes et des outils développés est proposée afin de guider le choix des tampons moteur du prototype au véhicule de production. L'application des deux outils à un cas simplifié de véhicule récréatif a permis de confirmer que la flexibilité devait être considérée et a permis d'obtenir une réduction de la vitesse quadratique moyenne du châssis pour la solution flexible par rapport à la solution de la méthode classique nommée méthode de l'axe du roulis du moteur (Torque Roll Axis en anglais) dans la documentation scientifique.

It is estimated that concrete represents 5% of the anthropogenic CO2 emissions, mainly originating from the production of cement, the most essential component of concrete. The recent awareness to the environmental challenges facing our civilization has led the cement industry to consider substituting cement by mineral additions, by-products of existing industries. In this work, a combination of limestone filler and blast furnace slag is used to design an “eco-concrete”, defined as a concrete combining a massive decrease of the cement content as well as mechanical properties and potential durability equivalent to a normal strength concrete. This research reviews the main concrete mix design parameters and their importance when designing an eco-concrete, resulting in five compositions containing various amounts of water, limestone filler and slag. The independent and combined effects of these parameters are observed on the development of the main concrete properties through the use of specific experimental equipment. Continuous non-destructive methodologies to assess efficiently and accurately the properties of any cement-based materials are developed by combining adapted traditional measurements and ultrasonic testing. The question of the early age cracking risk of these concretes is introduced by studying the effect of temperature on the main concrete properties, and a unified model is proposed for taking its effect of the early age autogenous deformation. Finally, new experimental observations are made regarding the behaviour of concrete under fully restrained deformations. The proposed eco-concrete meets many of the requirements of a sustainable construction material. / Doctorat en Sciences de l'ingénieur et technologie / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les matériaux mésoporeux sont devenus des nanomatériaux d’une grande importance, et le contrôle des structures des matériaux mésoporeux est essentiel pour une variété d'applications pratiques. Les matériaux «cœur/coquille» structurés sont un type de matériaux hybrides qui non seulement possèdent les propriétés des composants individuels, mais présentent également de effets synergiques entre le «cœur» et la «coquille». La conception de matériaux mésoporeux et «cœur/coquille» structurés pour les appliquer avec succès dans la pratique devrait être une force de progrès importante pour le développement continu. Cette thèse se concentre principalement sur deux aspects: (1) une conception de matériaux mésoporeux «cœur/coquille» structurés en vue de résoudre les problèmes de synthèse, qui entravent leurs nouvelles applications et (2) l'application de matériaux mésoporeux dans la capture du CO2 cyclique pour améliorer la durabilité des sorbants de CO2 en prenant avantage du concept de «cœur/coquille». Visant le cyclage de l’hydroxyde de calcium, une technologie attrayante pour la capture du CO2 à grande échelle, nous avons établi un nouveau mésoporeux «cœur/coquille» structuré à base de CaO qui présentait une grande stabilité et d'excellentes performances de résistance à l’attrition, attribuées aux avantages des matériaux mésoporeux et à la configuration de «cœur/coquille». Notre procédé de fabrication peut être facilement réalisé à grande échelle et répond aux exigences de la circulation entre des réacteurs en lit fluidisé. Les nanoparticules métalliques ont normalement tendance à se coaguler ensemble dans des réactions catalytiques, et sont difficiles à séparer. Par conséquent, nous avons démontré une synthèse de microsphères Fe3O4@C-Pd@mSiO2 à composants multiples et polyvalentes avec une structure «cœur/coquille» bien définie et des nanoparticules catalytiques de Pd confinées, et ayant des canaux mésoporeux ordonnés et facilement accessibles. Récemment, des méthodes diverses ont été proposées pour fabriquer un revêtement de matériaux mésoporeux sur un cœur par un processus de «soft-templating». Cependant, les diamètres des mésopores générés sont généralement très faibles (&lt; 3 nm), ce qui peut limiter leurs nouvelles applications. Ici, nous avons réalisé la synthèse de microsphères «cœur/coquille» structurées superparamagnétiques possédant une coquille externe de silice mésoporeuse ordonnée à larges pores (4,5 nm), en adoptant un copolymère tribloc comme agent tensioactif directeur de structure. / Mesoporous materials, especially ordered ones have become ones of great importance nanomaterials, which possess regular, uniform and interpenetrating mesopores in nanoscale. Morphology and texture controls towards mesoporous materials are critical for a variety of practical applications, the ultimate goal of which are the realization of their functional design. Core/shell composite materials are a type of functional hybrid materials which not only possess the properties of the individual components, but also exhibit some new or synergistic effects between the core and the shell. The design of mesoporous materials with unique core/shell configuration and multifunctions to make them successfully applied in practice, should be an important driving force for the continuous development of current material science. This thesis mainly focuses on two aspects: (1) careful design of core/shell structured mesoporous materials in order to solve the problem and difficulty in synthesis, which hinders their further applications and (2) application of mesoporous materials in cyclic CO2 capture to enhance the durability of CO2 sorbents by taking advantage of the core/shell concept. Aiming at the calcium looping cycle, an attractive technology for large-scale CO2 capture, we have prepared novel mesoporous core/shell structured CaO-based sorbents which exhibit highly stable cyclability and excellent attrition-resistance performances, attributed to advantages of both mesoporous materials and unique core/shell configuration. Our fabrication method could easily be realized in large-scale and meet the requirements of circulating fluidized bed reactors. Owing to their high surface energies, metallic nanoparticles normally tend to aggregate together during catalytic reactions, and their separation from a complex heterogeneous system is another obstacle. In this regards, we have demonstrated a facile and versatile synthesis of multicomponent and multifunctional microspheres Fe3O4@C-Pd@mSiO2 with well-defined core/shell structures, confined catalytic Pd nanoparticles and accessible ordered mesopore channels. Recently, various methods have been proposed for coating mesoporous shells on cores by soft-templating process. However, the generated mesopores are usually very small (&lt; 3 nm), which may limit their further applications. In this work, we have accomplished the synthesis of superparamagnetic core/shell structured microspheres possessing an outer shell of ordered mesoporous silica with large pores (4.5 nm) by adopting triblock-copolymer Pluronic P123 as soft-template.

Le développement de nanocomposites thermoconducteurs à base de caoutchouc est une tâche difficile pour diverses technologies modernes, allant des appareils électroniques à l'industrie du pneu. La présente étude est concentrée sur les propriétés thermiques et mécaniques de composites de caoutchouc naturel chargés avec des additifs à base de carbone, notamment du noir de carbone, des nanotubes de carbone, de l'oxyde de graphène réduit et des nanoplaquettes de graphène. En raison de la faible conductivité thermique du caoutchouc, des concentrations élevées de divers additifs thermoconducteurs sont nécessaires. Cependant, cela a un impact significatif sur le comportement mécanique des matériaux finaux, ce qui limite leur application. Dans ce scénario difficile, nous avons cherché à améliorer la conductivité thermique et les propriétés mécaniques (y compris les propriétés en traction, la dureté, les propriétés dynamiques, etc.) de nanocomposites à base de caoutchouc en exploitant des systèmes de charges hybrides à base de carbone. Nous avons aussi modifié la surface de ces charges pour améliorer leur interaction avec la matrice en caoutchouc dans le but de créer un réseau continu de charges à travers la matrice. La première partie de la thèse (chapitre 2) décrit l'effet de l'ajout de l'oxyde de graphène réduit (RGO) sur la conductivité thermique et les propriétés mécaniques de caoutchouc. Le RGO a d'abord été synthétisé en utilisant la méthode Hummer améliorée. Ensuite, il a été pré-dispersé dans du latex naturel en utilisant la technique de co-coagulation puis mélangé à la formulation de référence à différentes teneurs (0-2 parties pour cent en caoutchouc (phr))à l'aide d'un mélangeur interne. Pour une concentration de RGO de 2 phr, les résultats ont montré que la densité de réticulation des nanocomposites caoutchouc/RGO développés avait augmenté de 65% par rapport à la formulation de base. Une augmentation significative de la résistance à la traction (53%) et du module de Young (31%) a été observée pour la même concentration en RGO. Enfin, il a été observé que l'ajout de seulement 0.5 phr de RGO avait entraîné une amélioration considérable (26%) de la conductivité thermique. Dans la deuxième partie de la thèse (chapitre 3), l'effet d'un système de charges hybride (noir de carbone/nanotubes de carbone multi-parois, MWCNT) sur les propriétés mécaniques et la conductivité thermique des nanocomposites développés a été étudié. En raison de la différence de forme entre le noir de carbone et les MWCNT, ainsi que de l'adsorption des agents de réticulation à la surface des MWCNT, il a été observé que le temps de cuisson (vulcanisation) (t₁₀) et celui de cuisson optimal (t₉₀) de la matrice en caoutchouc augmentaient progressivement avec l'augmentation de la teneur en MWCNT. Enfin, en remplaçant 5 phr de noir de carbone par la même concentration en MWCNT, des améliorations significatives de la conductivité thermique et des propriétés mécaniques ont été obtenues grâce aux propriétés intrinsèques des MWCNT et à leur synergie avec le noir de carbone. En outre, les modules à 100% et 300% de déformation (M@100 et M@300) des nanocomposites développés ont respectivement augmenté de 72% et 54%. Dans la troisième partie de la thèse (chapitre 4), la modification de surface des MWCNT a été réalisée pour améliorer le comportement mécanique dynamique des nanocomposites correspondants et trouver un ratio optimal de charges menant à des propriétés mécaniques et thermiques améliorées. Les résultats ont montré l'effet positif de l'oxydation de la surface des MWCNT sur la dispersion des charges et les propriétés thermiques et mécaniques des nanocomposites. La dernière partie de la thèse (chapitre 5) a été consacrée à l'étude de l'effet synergique des systèmes hybrides de charges (noir de carbone/nanoplaquettes de graphène, GNPs) dans lequel les GNPs (GNP-M25, GNP-C300 et GNP-C750) présentaient différentes surfaces spécifiques et différents rapports d'aspect. Les résultats ont montré que la surface spécifique de la charge et son rapport d'aspect jouent un rôle vital dans la production d'un réseau de charges conducteur. L'incorporation du GNP-M25 ayant une dimension latérale la plus élevée parmi les trois GNPs étudiés permettait de développer un nanocomposite ayant une conductivité thermique plus élevée. D'autre part, à une concentration élevée (5 phr), la synergie entre GNPs-M25 et le noir de carbone était élevée, entraînant une meilleure dispersion des charges et une plus faible dissipation d'énergie. / Creating effective thermally conductive rubber nanocomposites for heat management is a challenging task for various modern technologies, from electronic devices to the tire industry. This study focused on the thermal and mechanical properties of natural rubber nanocomposites filled with carbon-based fillers, including carbon black, carbon nanotubes, reduced graphene oxide (RGO), and graphene nanoplatelets. Due to the poor thermal conductivity of rubber materials, high loadings of various thermally conductive fillers are required. However, this significantly impacts the final materials' mechanical behavior, limiting their application. In this challenging scenario, we aimed to enhance the thermal conductivity and mechanical properties (including tensile properties, hardness, dynamic mechanical properties, etc.) of rubber-based nanocomposites by exploiting hybrid carbon-based filler systems and suitable filler surface modification to improve the formation of continuous filler's network through the natural rubber (NR) matrix. The first part of the thesis (chapter 2) describes the effect of adding RGO to the natural rubber's thermal conductivity and mechanical properties. RGO was first synthesized using an improved Hummer method. Then, RGO pre-dispersed in natural rubber latex using the co-coagulation technique was added to a reference formulation in various contents (0-2 parts per hundred rubber (phr)), and compounded using an internal mixer. It was observed that the crosslink density of the developed natural rubber/RGO nanocomposites increased by 65% for RGO concentration of 2 phr. A significant increase in tensile strength (53%) and Young's modulus (31%) was observed for the same RGO concentration. Ultimately, the addition of only 0.5 phr of RGO resulted in a considerable improvement (26%) in thermal conductivity. In the second part of the thesis (chapter 3), the effect of the carbon black/multiwall carbon nanotubes (MWCNT) hybrid filler system on the mechanical properties and thermal conductivity of the nanocomposites was studied. Because of the shape difference between carbon black and MWCNT and the adsorption of curing agents onto the MWCNT, the scorch time (t₁₀) and optimum curing time (t₉₀) gradually increased with increasing MWCNT content. Finally, by substituting 5 phr of carbon black with MWCNT, significant improvements in thermal conductivity and mechanical properties were achieved due to the intrinsic properties of MWCNT and its synergy with carbon black. Moreover, the modulus at 100% and 300% strain (M@100 and M@300) increased by 72% and 54%, respectively. In the third part of the thesis (chapter 4), the surface modification of MWCNT was carried out to improve the dynamic mechanical behavior of the natural rubber/MWCNT nanocomposites to find an optimum fillers ratio having suitable mechanical and thermal properties. The results showed the positive effect of MWCNT surface oxidation on the fillers' dispersion and nanocomposites' properties. The last part (chapter 5) focused on the synergistic effect between carbon black and GNPs hybrid fillers with different surface areas and aspect ratios (GNPs-M25, GNPs-C300, and GNPs-C750). The results showed that the specific surface area of filler and its aspect ratio play a vital role in producing a conductive filler network. GNPs-M25 with a higher lateral dimension led to the highest consistency and denser conductive network inside the NR nanocomposite compared to GNPs-C300 and GNPs-C750. On the other hand, higher substitution increased the synergy of hybrid fillers, resulting in better filler dispersion and less energy dissipation.