La suspension d'automobile a généralement deux fonctions principales : la première est d'assurer la sécurité et le confort des passagers et la deuxième consiste à maîtriser le contrôle du véhicule. Dans l'objectif d'améliorer et d'alléger les pièces constituant cette suspension, les recherches ont été orientées vers les fonderies d'aluminium. La diversité des propriétés physiques et mécaniques de cet élément a imposé également à l'industrie de développer une panoplie de procédés de fabrication telle que le procédé de moulage par voie semi-solide. Le procédé SEED (Swirled Enthalpy Equilibration Device) du moulage semi-solide a l'avantage de fournir des pièces mécaniques en aluminium qui travaillent continuellement en dynamique, et qui peuvent substituer celles en acier. D'ailleurs, cette étude a pour but de valider davantage ces informations en étudiant la durée de vie en fatigue d'un bras de suspension en alliage d'aluminium A357 semi-solide fabriqué par le centre des technologies d'aluminium (CTA-CNRC). Au départ, nous avons caractérisé la pièce en déterminant d'une part, ses fréquences naturelles et ses modes propres numériquement par le logiciel de simulation Abaqus, et d'autre part validé ces résultats expérimentalement. Nous avons également étudié les méthodes analytiques existantes dans la littérature et tracé la courbe de contrainte déformation dans le but d'avoir une idée approximative du nombre de cycles lors de l'étude expérimentale. Ensuite, nous avons travaillé sur la caractérisation de cette pièce au point de vue propriétés mécaniques telles que les endroits critiques susceptibles à la rupture, les efforts maximaux supportés à ces endroits, ainsi que les propriétés de traction et de compression. La suite des travaux était concentrée à l'étude de l'endurance du bras de suspension aux sollicitations de fatigue par la prédiction de sa durée de vie. Finalement, les résultats expérimentaux et numériques ont été comparés afin de valider l'approche utilisée dans cette étude pour évaluer le procédé SEED.

Des plaques de l'alliage AA2618 issue de la coulée semi-continue verticale ont récemment été proposées pour la fabrication de moules de grandes dimensions. L'alliage AA2618 trouve essentiellement ces applications dans les industries du plastique et de l'automobile en raison de ces excellentes propriétés mécaniques et de stabilité dimensionnelle. Les plaques coulées sont coupées directement du lingot issu de la coulée et utilisé sans avoir été déformé, c'est à dire, sans laminage à chaud ou à froid, qui est généralement appliqué aux alliages d'aluminium corroyés. L'alliage AA2618 est initialement désigné comme un alliage pour corroyage, et n'a donc pas été étudié à l'état non déformé (brut). Le présent travail a été mené dans le but d'étudier les effets des traitements thermiques sur la microstructure et les propriétés mécaniques de l'alliage non-déformé AA2618, afin de trouver la meilleure procédure de traitement thermique qui peut être appliquée à cet alliage. La microstructure de l'alliage AA2618 issue de la coulée a d'abord été examiné dans les conditions de brute de coulée et de mise en solution en utilisant un microscope optique et un microscope électronique à balayage, ainsi qu'un spectromètre rayon-X à dispersion d'énergie. L'essai Jominy a été mené pour évaluer la sensibilité à la trempe de l'alliage. L'essais de dureté et de traction ont été réalisés pour différentes conditions de mise en solution, de trempe et de vieillissement. La précipitation de l'alliage a été étudiée par la technique d'analyse calorimétrique différentielle et par mesure de la conductivité électrique. La caractérisation microstructurale révèle la présence des phases Al2CU, Al2CuMg, Al7Cu4Ni, Al7Cu2(Fe,Ni) et Al9FeNi dans l'alliage AA2618. La mise en solution effectuée à 530 °C pendant 5 heures est la meilleure condition capable de dissoudre complètement les phases Al2CuMg, Al2Cu et Al7Cu2Ni, dans la solution solide, améliorant ainsi l'effet du durcissement structural. Les phases Al7Cu2(Fe,Ni) et Al9FeNi ont été soumises uniquement à la fragmentation et à la sphéroïdisation après une mise en solution. L'effet du temps de mise en solution sur la microstructure et les propriétés mécaniques de l'alliage AA2618 n'est pas aussi important que celui de la température de mise en solution. L'évaluation des propriétés mécaniques de l'alliage mis en solution après une trempe à différente vitesse de refroidissement montre que ce dernier est un alliage d'aluminium de sensibilité à la trempe. Pour les même conditions de mise en solution et de vieillissement, les échantillons refroidis à l'air possèdent une dureté et une résistance à la traction plus faible que celles des échantillons trempés à l'eau. Les résultats du test de Jominy ont démontré que la valeur de la dureté de l'alliage AA2618 diminuait significativement avec la diminution de la vitesse de refroidissement. Les résultats obtenus sur le vieillissement révèlent que les conditions du pic de vieillissement de l'alliage AA2618 ont été atteint, après un vieillissement de 36 heures à une température de 175 °C, 10 h à 195 °C et 1 h à 215 °C, respectivement. Les traitements de vieillissement appliqués à l'alliage AA2618 pourraient produire un large éventail de combinaisons satisfaisantes de résistance et de ductilité, ce qui répond aux spécifications des fabricants de moules de grande taille. L'alliage AA2618 a également été trouvé pour être sujettes au vieillissement naturel, affichant des valeurs de dureté comparables à celles obtenus par le vieillissement artificiel à 195 et 215 °C. Les résultats obtenus par l'analyse DSC et les mesures de conductivité électrique montrent que la phase principal durcissante de l'alliage AA2618, sous un vieillissement artificiel, est la phase S-Al2CuMg, alors que l'effet du durcissent structurale induit par le vieillissement naturel est probablement attribué à la formation d'agrégats Cu-Mg et / ou aux zones GPB.

Les avantages métallurgiques de produire des pièces par rhéomoulage sont grandement répandus pour les alliages communs de fonderie de typeAl-Si. Toutefois, d'autres alliages plus performants d'un point de vue de la résistance mécanique pourraient susciter un intérêt marqué dans des applications spécialisées de l'industrie automobile. En effet, la demande croissante de produits plus concurrentiels requiert des développements pour de nouveaux alliages. Cependant, pour demeurer compétitif, ces alliages doivent être mieux adaptés aux procédés de rhéomoulage afin de profiter pleinement des bénéfices de la mise en forme par voie semi-solide. Les alliages Al-Cu de la série 2XX sont reconnus pour leurs résistances mécaniques supérieures, mais ils n'ont jamais été des candidats au moulage sous-pression en raison de leur propension élevée aux déchirures à chaud. Cependant, le comportement rhéologique de la pâte semi-solide relié aux procédés de rhéomoulage offre de meilleures conditions de moulage qui pourraient contribuer à réduire de façon considérable ce type de défaut. Dans un premier temps, les travaux ont été orientés sur les facteurs permettant de réduire les déchirures à chaud pour des pièces de l'alliage 206 produites par le procédé semi-solide SEED. Par la suite, une étude comparative sur les propriétés mécaniques en traction et en fatigue a été effectuée sur quatre variantes de l'alliage 206. Au cours de ces travaux, plusieurs aspects métallurgiques ont été analysés, dont les principaux sont : i) les liens entre le mécanisme de fissuration à chaud et la vitesse de solidification en semi-solide pour des alliages 206 modifiés, ii) les effets des variations de composition en silicium, en cuivre et en fer des alliages 206 modifiés sur leurs propriétés mécaniques. Les résultats de résistance mécanique en traction et en fatigue ont été comparés aux spécifications pour des applications de l'industrie automobile et également à d'autres alliages et procédés concurrents. Les pièces produites à partir du procédé SEED, combinées à des alliages 206 modifiés ont pu être moulées avec succès. De plus, les résultats démontrent une réduction significative des défauts reliés aux déchirures à chaud et les performances mécaniques sont supérieures aux exigences de l'industrie automobile. Entre autres, les propriétés en fatigue des deux meilleurs alliages modifiés 206 étaient supérieures à celles d'un alliage A357 de fonderie et se rapprochaient de celles d'un alliage AA6061 forgé. Actuellement, il n'y a tout simplement pas d'application connue pour la coulée sous-pression avec l'alliage 206 {Liquid Die-casting). Ceci est principalement dû à la forte propension à la fissuration à chaud et les limitations face à la géométrie des pièces et l'assemblage subséquent. Cette étude a permis de démontrer qu'en plus de produire des pièces avec une microstructure semi-solide pour de larges variations de compositions chimiques, le procédé de rhéomoulage SEED offre la possibilité d'obtenir des pièces saines {Sound Part) et de géométrie complexe. Les conclusions de ces travaux démontrent des progrès significatifs en identifiant les principaux facteurs reliés à la faisabilité de pièces de haute performance avec l'alliage 206 à partir du procédé SEED. Cette recherche constitue donc un travail de fond sur les développements de nouveaux alliages Al-Cu pour les procédés de semi-solide et, du même coup, à l'expansion de l'aluminium pour des applications de haute performance. N. B. Le présent mémoire fait partie d'un projet de recherche élaboré par la Chaire industrielle de recherche CRSNG et RIO TINTO ALCAN sur les nouvelles avenues en métallurgie de la transformation de I 'aluminium (CIMTAL).

L'alliage AA5657 est l'un des plus importants alliages de la série 5xxx. Ces applications sont essentiellement tournées vers de nombreux domaines, comme l'électricité, l'emballage l'architecture, et l'impression. Par ailleurs, les différents domaines d'applications nécessitent une finition de surface de qualité supérieure, et une micro structure homogène des lingots d'alliages. Dans l'industrie de la coulée semi-continue verticale (Direct Chili) des lingots d'alliages d'aluminium des série lxxx et 5xxx, il existe différents taux de refroidissement entre la surface de coulée et le centre des lingots. C'est ainsi que plusieurs phases intermétalliques de Fer, tel que, AlmFe, Al6Fe, a-AlFeSi et Al3Fe se forment préférentiellement dans différentes positions du lingot. La transition de la phase intermétallique de Fer dans le lingot issu de la coulée semi-continue verticale peut causer des inhomogénéités microstructurales, qui a leur tour provoqueraient ce qu'on appelle, la structure en sapin (FTZs) dans les lingots, ainsi que des stries et des bandes sur les feuilles d'aluminium. De nos jours, avec l'augmentation des impuretés dans les matières premières (coke, alumine, etc.), la quantité des éléments de trace présent dans le métal primaire croit progressivement. Cependant, l'impact de cette croissance sur le processus de transformation de l'aluminium et sur le produit final n'est pas encore élucidé. En conséquence, il y a un besoin évident de comprendre cet effet, et permettre ainsi de proposer des solutions afin d'atténuer les effets négatifs de ces impuretés. L'étude présentée dans ce mémoire a été réalisée sur l'alliage AA5657 dans le but d'examiné l'effet des éléments de trace V et Ni sur la formation et la distribution des phases intermétalliques de Fer. Une tranche d'un lingot d'alliage AA1050 avec une structure en sapin visible a également été étudiée fin de caractériser la transition des phases intermétalliques à travers la structure en sapin. Un simulateur de coulée semi continue, capable de reproduire les conditions de solidification dan les régions des lingots a été construit dans le laboratoire du CURAL. Les méthodes utilisées pour caractériser les particules intermétalliques de Fer ont été développés dans ce travail de recherche. Les phases intermétalliques AlmFe, Al6Fe, a-AlFeSi et Al3Fe ont été identifie avec succès sur des échantillons ayant subits une attaque chimique et en utilisant ensuite une combinaison de deux techniques, spectroscopie de dispersion d'énergie et l'imagerie en diffraction d'électron rétrodififusé. Une analyse quantitative des particules intermétalliques de Fer a été aussi réalisée en utilisant la technique d'analyse d'image. Les résultants montrent la présence de quatre types de phases intermétalliques de Fer dans le lingot AA5657. Ces phases sont AlmFe, Al6Fe, Al3Fe et Al7Fe2Si (a-AlFeSi). Par ailleurs, il a été constaté que les taux de refroidissement locaux ont un effet considérable sur le type de phase formée. De plus, les phases AlmFe et Al7Fe2Si paraissent dominantes dans la zone prés de la surface du lingot où le taux de refroidissement est élève, pendant que la phase Al3Fe devient majoritaire dans le centre du lingot où le taux de refroidissement est bas. Il a été observé dans l'alliage AA1050 que AlmFe, Al6Fe, Al3Fe, Al7Fe2Si et les phases intermétalliques contenant l'élément Ni sont distribuées le long des structure en sapin, et la transition de la phase AlmFe vers la phase Al6Fe est le facteur principale qui rends les structure en sapin visibles. Il a été constaté que l'élément de trace V favorise fortement la formation de la phase AlmFe et la suppression des phases Al6Fe, Al3Fe, Al7Fe2Si dans l'alliage AA5657. L'élément Ni favorise la formation de la phase Al3Fe et supprime les phases AlmFe et Al6Fe. Dans les échantillons d'alliage AA5657 issus de la coulée semi-continue avec une teneur élevée en Ni (plus de 390 ppm), la formation de la phase contenant l'élément Ni est plus favorable. Le mécanisme expliquant l'effet des éléments V and Ni sur les phases intermétalliques de Fer a été discuté en se basant sur la théorie de l'effet des éléments de trace sur la compétitivité dans la germination et la croissance des phases.

L'objectif de cette thèse est l'exploration de la biominéralisation bactérienne en solution aqueuse à température modérée, pour la préparation de matériaux électrochimiquement actifs pour une application en accumulateur au lithium éco-compatible. Dans ce contexte, ce manuscrit est focalisé sur la synthèse de FePO4·nH2O amorphe (FP) assistée par la bactérie S. pasteurii. La paroi bactérienne, en favorisant la nucléation de FP, confère aux particules, une organisation originale dite "bactériomorphe". Bien que le composite obtenu soit non-électroactif, il peut être activé par différents traitements : mécanique, chimique ou thermique. Un chauffage sous air s'est avéré être le plus efficace pour décomposer la matière bactérienne qui isole électriquement le FP. Les performances électrochimiques de ces bactériomorphes sont comparables à celles d'un FP produit sans bactéries mais broyé plusieurs heures. Il s'agit cependant d'un compromis car le chauffage induit aussi une déshydratation entrainant une limitation de la capacité délivrée par FP. Cette déshydratation et ses conséquences électrochimiques sont étudiées par différentes techniques, dont des techniques de microscopie et spectroscopie comme le STXM. Afin de contourner cette nécessité d'activation thermique, l'exploration de la synthèse extracellulaire de MnO2 par l'activité de la bactérie P. putida est initiée. Les résultats préliminaires sont prometteurs car le biominéral est actif électrochimiquement sans aucune activation post-synthèse / This study aimed at exploring a diversity of aqueous bacterial biomineralisation processes at room temperature for the synthesis of electrochemically active materials for an eco-compatible and reliable Li-ion battery application. This thesis is focused on S. pasteurii bacteria assisted synthesis of amorphous FePO4·nH2O (FP). The bacterial wall induces an original organization of FP particles (called "bacteriomorph") by promoting its nucleation. The product is an electrochemically inactive composite but can be activated by multiple treatments: mechanical, chemical or thermal. Heating under air is the most efficient method, as it burns the electrically insulating bacterial matter. Bacteriomorph FP’s electrochemical performances are comparable to those of FP synthesized without bacteria but ground for several hours. This treatment is however a compromise as heating induces dehydration as well, which impairs the reversible capacity of FP. This dehydration and its consequences on electrochemical properties have been studied with multiple tools, including microscopic and spectroscopic techniques, such as STXM. To overpass the thermal activation need, we started the exploration of extracellular synthesis of MnO2 assisted by P. putida. First results are promising as the biomineral is electrochemically active without any post-synthesis activation

L'objectif de cette thèse a été l'optimisation de la synthèse et des performances catalytiques des matériaux au Ti dans les réactions d'oxydation de plusieurs composés organiques en présence d'H2O2. La partie originale est représentée par la synthèse des oxydes mixtes SiO2-TiO2 par un procède sol-gel non hydrolytique et leur utilisation dans les réactions de sulfoxydation, d'époxydation des oléfines, d'oxydation des hydrocarbures aromatiques et des phénols. Ces matériaux ont été comparés aux matériaux mésoporeux ordonnés de type Ti-MCM-41 et Ti-MCM-48 et le titanosilicalite microporeux TS-1. Le procédé sol-gel non-hydrolytique basé sur l'étherolise et la condensation des précurseurs chlorures a prouvé être une méthode simple de synthèse des xérogels mésoporeux SiO2-TiO2, avec une bonne dispersion des atomes de Ti et des bonnes propriétés texturales, sans recourir au séchage supercritique comme dans le cas des oxydes mixtes obtenus par voie hydrolytique. De plus, ils ont montré une activité catalytique remarquable dans les réactions d'oxydation de tous les composés organiques étudiées en présence d'eau oxygénée (conversions significatives, bonnes sélectivités et efficacités de l'H2O2). Les catalyseurs ont ete stable au recyclage et aucun phénomène de leaching n'a été observé, prouvant que l'oxydation se déroule dans un environnement hétérogène. / The objective of this thesis was the optimization of the synthesis and catalytic performances of Ti-containing materials in the oxidation with H2O2 of a wide range of model organic compounds. The original part is represented by the synthesis of SiO2-TiO2 mixed oxides by a non hydrolytic sol-gel procedure and their use in different catalytic reactions like: sulfoxidation, epoxidation of olefins, oxidation of aromatic hydrocarbons and phenols. These materials were compared with ordered mesoporous materials (Ti-MCM-41 and Ti-MCM-48) and microporous titanosilicalite TS-1. The non-hydrolytic sol-gel process based on the etherolysis and condensation of chloride precursors offers a simple one-step route to mesoporous SiO2-TiO2 xerogels with a good dispersion of Ti species and outstanding textural properties, without resorting to supercritical drying procedures as in the case of the mixed oxides obtained by a hydrolytic way. Moreover, these materials exhibited a remarkable catalytic activity in the oxidation with H2O2 of all the organic compounds investigated (significant conversions, good selectivities and H2O2 efficiencies). The catalysts were stable under operating conditions.

La recherche présentée dans cette thèse comporte l’évaluation des impacts environnementaux en utilisant l’outil d’analyse du cycle de vie (ACV) pour la conception du traitement d’un tissu de polyester (PET) multifonctionnel avec des anthraquinones naturelles. La méthodologie d’éco conception que nous avons appliquée ouvre la voie à une bio-fonctionnalisation des textiles plus respectueuse de l’environnement. Les anthraquinones ont été obtenues par extraction des racines de plantes de garance et constituent le colorant appelé garance. Les trois questions principales abordées lors de ce travail de recherche sont formulées autour de l’utilisation de la garance : (I) Peut-on traiter les tissus de PET avec de la garance pour obtenir des propriétés multifonctionnelles ? (II) Quel est le profil environnemental du procédé de teinture du PET par la garance et comment l’améliorer ? (III) Quels sont les principaux challenges pour l’utilisation de l’ACV dans l’évaluation environnementale du traitement des textiles par des colorants naturels? Nous avons montré que la garance peut être utilisée pour conférer des propriétés multifonctionnelles au PET par des procédés de fonctionnalisation par épuisement ou par foulardage. En s’appuyant sur l’ACV, l’optimisation de la teinture que nous avons réalisée réduit tous les impacts sur l’environnement et la qualité des fonctionnalités. Cette étude nous permet d’identifier les challenges qui doivent être surmontés pour que l’ACV puisse contribuer à l’utilisation de bio-molécules pour la teinture des textiles dans le respect des principes de développement durable. / The research presented in this thesis has included environmental impact assessment, using the life cycle assessment (LCA) tool, in the design process of a multifunctional polyester (PET) fabric using natural anthraquinones. By doing so an eco-design approach has been applied, with the intention to pave the way towards eco-sustainable bio-functionalization of textiles. The anthraquinones were obtained from the root extracts of the madder plant (Rubia tinctorum L), referred to as madder dye. The three research questions were therefore formulated related to the use of madder dye: (I) Can madder dye serve as a multifunctional species onto a PET woven fabric? (II) How does the environmental profile of the dyeing process of PET with madder dye look like, and how can it be improved? (III) What are the main challenges in using LCA to assess the environmental impacts of textile dyeing with plant-based dyes ? It is concluded that there is a potential for the madder dye to serve as a multifunctional species onto PET. Based on this result, a recommendation for future work would be to focus on the durability of the functionalities presented and their improvement potential, both in exhaustion dyeing and pad-dyeing. LCA driven process optimization of the exhaustion dyeing enabled improvement in every impact category studied. However, several challenges have been identified which need to be overcome for the LCA to contribute to the sustainable use of multifunctional plant-based species in textile dyeing.

Les modèles de comportement phénoménologiques développés pour les sols peinent à traduire la complexité du comportement des matériaux granulaires, essentiellement du fait de leur nature discrète. Il est usuel d’avoir recours aux analyses multi-échelle, afin de proposer des comportements macroscopiques prenant finement en compte les propriétés locales du milieu. La question de l’échelle locale a été largement étudiée et il ressort qu’une méso-échelle, définie au niveau d’arrangements locaux de particules, semble plus appropriée que l’échelle du contact entre particules pour comprendre la texture et le comportement de ce type de milieux. Dans ce cadre, ce travail de thèse se propose d’étudier la faisabilité de la définition d’une loi de comportement pour les matériaux granulaires par changement d’échelle mésoscopique-macroscopique. Un échantillon granulaire est analysé par simulation DEM (Méthode aux Eléments Discrets) d’un essai biaxial de charge et de décharge. A l’échelle mésoscopique, le milieu granulaire est subdivisé en méso-domaines dont la texture est caractérisée par deux variables : degré d’allongement et orientation par rapport à la direction de compression. Les méso-domaines ayant des caractéristiques de texture communes sont regroupés en six phases, afin de mieux discriminer leur comportement. Les variables locales sont définies : méso-texture, méso-contrainte et méso-déformation, et leurs évolutions sont analysées. Les simulations montrent que le matériau s’appuie sur les phases orientées dans la direction de compression, d’autant plus qu’elles sont allongées, pour supporter la sollicitation. Ces dernières sont capables de développer une forte dilatance et une forte anisotropie, leur permettant de récupérer une forte valeur de rapport de contraintes. A contrario les phases allongées et perpendiculaires à la direction de compression constituent des maillons faibles pour le système. Sur la base des résultats DEM, un processus de changement d’échelles -dont l’ingrédient est l’évolution des pourcentages volumiques des phases au cours de l’essai- a permis de retrouver le comportement macroscopique. Un modèle élasto-plastique à élasticité linéaire, mécanisme plastique déviatoire et écrouissage cinématique a été proposé pour modéliser le comportement de chaque phase à l’échelle mésoscopique. L’essai de charge a permis d’identifier les 8 paramètres du modèle. L’essai de décharge a permis la validation du modèle proposé. Similairement, un modèle à un paramètre est proposé, et validé, pour l’évolution du pourcentage volumique de chaque phase. Sur la base de ces modélisations, le comportement macroscopique de l’échantillon a pu être retrouvé par changement d’échelle mésoscopique-macroscopique. Cette étude ouvre la voie à la définition d’un nouveau type de modèle de comportement des matériaux granulaires basé sur l’existence de phases à l’échelle mésoscopique. / Most of the developed constitutive models for granular materials cannot capture the complexity of their behavior, due to the discrete nature of the material. The use of a multi-scale approach may help to address this issue by taking account local properties in a more precise way. It seems that the so-called meso-scale defined at the level of a cluster of particles is the relevant scale to have a better insight into the influence of the texture on the behavior of the material. In this framework, the work involved herein studies the feasibility of the definition of a constitutive law for granular materials by means of a meso-macro change of scale. A sample made of particles has been analysed using the Discrete Element Method (DEM). At the mesoscopic scale, the material is divided into meso-domains characterized by two variables: their elongation ratio and their orientation with respect to the compression direction. The meso-domains who share the same characteristics of texture define a phase. Then, six phases were defined. Some local variables such as the meso-texture, the meso-stress and the meso-strain were defined and their evolution analyzed. The simulations show that the material relies all the more on the phases oriented in the direction of compression to bear the loading as the phase holds very elongated domains. Indeed, these latter are able to develop a strong dilatancy and a strong anisotropy to withstand high stress ratios. Conversely, the phases oriented perpendicular to the direction of compression play a minor role in the global behavior of the material. On the basis of the DEM results, a change of scale process (whose key element is the volumetric percentage of a phase in the material) allowed to retrieve the global behavior of the material. An elastic-plastic model with a linear elasticity, a plastic deviatoric mechanism with a kinematic hardening was proposed to model the behavior of each phase at the mesoscopic scale. The eight parameters of the model are identified based on numerical results obtained for a loading path. The unloading path of the numerical test allowed to validate the proposed constitutive model. Similarly, a model is proposed and validated for the evolution of the volumetric percentage of each phase at the mesoscopic scale. Based on these models, the macroscopic behavior of the sample could have been derived with a mesoscopic-macroscopic change of scale technique. This study paves the way to the definition of a new class of constitutive models for granular materials, based on the existence of phases at the mesoscopic scale.

Une surface superhydrophobe est caractérisée par un angle de contact apparent supérieur à 150° et un angle de contact dynamique faible. Ce phénomène, découvert dans la nature, suscite une grande attention de la part de la communauté scientifique. En effet, le contrôle de la mouillabilité d’une surface solide est important dans de nombreuses applications. De nombreuses techniques d’élaboration de surfaces superhydrophobes ont été décrites, dont la polymérisation par voie électrochimique qui permet d’obtenir des surfaces avec une mouillabilité variée, de façon contrôlée et en utilisant des polymères conducteurs. Le développement de matériaux à mouillabilité réversible, sensibles aux stimuli extérieurs revêt un grand intérêt pour leurs diverses applications potentielles. Le but de ce travail de thèse est d’élaborer des matériaux superhydrophobes réversibles par l’utilisation de polymères conducteurs électrodéposés. Nous avons obtenu des surfaces superhydrophobes par introduction de monomères hydrophiles ammoniums. Des changements de la mouillabilité ont été obtenus en utilisant la réduction par voltage et l’échange d’ions. Des propriétés réversibles hydrophobes / hydrophiles ont aussi été atteintes par post-fonctionnalisation de surface par différents acides boroniques. / Superhydrophobic surface is characterized by an apparent contact angle higher than 150° and a low dynamic contact angle. This phenomenon, found in nature, arouses great attention from the scientific community. Indeed, controlling the wettability of a solid surface is important in many applications. Many techniques to prepare superhydrophobic surfaces have been described, including the electrochemical polymerization which allows to obtain surfaces with various wettability by a controlled way and using conductive polymers. The development of materials with switchable wettability, sensitive to external stimuli is of great interest for their potential applications. The aim of this thesis is the development of reversible superhydrophobic materials by using conducting polymers. We obtained superhydrophobic surfaces by using hydrophilic ammonium monomers. Changes in wettability were obtained by dedoping and ion exchange. Reversible hydrophobic / hydrophilic properties were achieved by surface post-functionnalization using differents boronic acids.

Helicopter blades are made of composite sandwich materials mainly loaded in fatigue. Normally, they have relatively thin skins. A through-the-thickness crack could appear in these coatings. The aim of this study is to characterize the through-the-thickness crack propagation in fatigue in thin woven glass fabric laminates. A specific fatigue test is developed so that these structures parts can undergo real stress conditions. A wide experimental campaign is undertaken which allows stating crack growth rates in several laminates. The propagation path is linked through microscopic investigations to specific damages of woven plies. Crack initiation duration influence on experimental results is also underlined. The finite element modelling is based on the architecture of the fabric and on the fatigue behaviours of the matrix and the fibre. The fatigue damage matrix is introduced with user spring elements that link the two fibres directions of the fabric. The glass fibre fatigue behaviour is based on S-N curves. Numerical results are compared to measured crack growth rates levels and observed damages in the crack tip.