Des nanocomposites polyuréthane-argent (PU-Ag) ont été élaborés à l'aide de deux procédés respectueux de l'environnement et du manipulateur, dans le but de prévenir la colonisation microbienne de ces matériaux. Le premier consiste à incorporer une dispersion aqueuse de nanoparticules d'argent, réalisée ex situ, au cours du procédé de synthèse d'un PU en dispersion aqueuse. Une dispersion de nanoparticules d'argent obtenue par réduction chimique, sous micro-ondes, d'ions d'argent en présence de polyéthylèneglycol a été développée dans l'objectif d'intégrer chimiquement le PEG dans les chaînes de PU. Le second procédé réside dans la réduction photochimique, in situ, d'ions argent dans une matrice PU, en l'absence de tout autre composé chimique.La caractérisation des matériaux obtenus montre une dispersion homogène des nanoparticules d'argent avec des tailles de particules faibles (5 à 50 nm] et une activité biocide des surfaces vis-à-vis de deux souches bactériennes (Pseudomonas aeruginosa et Enterococcus faecalis) sans modification notable des propriétés physicochimiques intrinsèques du PU.

Des nanocomposites polyuréthane-argent (PU-Ag) ont été élaborés à l'aide de deux procédés respectueux de l'environnement et du manipulateur, dans le but de prévenir la colonisation microbienne de ces matériaux. Le premier consiste à incorporer une dispersion aqueuse de nanoparticules d'argent, réalisée ex situ, au cours du procédé de synthèse d'un PU en dispersion aqueuse. Une dispersion de nanoparticules d'argent obtenue par réduction chimique, sous micro-ondes, d'ions d'argent en présence de polyéthylèneglycol a été développée dans l'objectif d'intégrer chimiquement le PEG dans les chaînes de PU. Le second procédé réside dans la réduction photochimique, in situ, d'ions argent dans une matrice PU, en l'absence de tout autre composé chimique.La caractérisation des matériaux obtenus montre une dispersion homogène des nanoparticules d'argent avec des tailles de particules faibles (5 à 50 nm] et une activité biocide des surfaces vis-à-vis de deux souches bactériennes (Pseudomonas aeruginosa et Enterococcus faecalis) sans modification notable des propriétés physicochimiques intrinsèques du PU. / Two environment and human-friendly processes were developed to synthesize polyurethane-silver (PU-Ag) nanocomposites having biocide surfaces able preventing the microbial colonization.The first one, called ex-situ process, consists in incorporating a silver nanoparticles aqueous dispersion during the synthesis process of polyurethane, which is itself carried out in aqueous dispersion. In this case, the chemical reduction of silver ions under microwaves and in the presence of polyethyleneglycol was particularly developed with the aim to chemically incorporate the PEG in the PUchains. For the second process, silver ions dispersed inside a PU matrix were photochemically reduced in situ.The obtained materials exhibit a homogeneous dispersion of silver nanoparticles with small diameter (from 5 to 50 nm) without marked modification of the intrisic physomchemical properties of the PU. Lastly, the antibacterial properties of the surfaces aginst Pseudomonas aeruginosa and Enterococcus faecalis were confirmed.

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Les nano-composés de type Sn1-xTaxO2 (0 ≤ x ≤ 0,03) ont été étudiés en vue de leurs propriétés thermoélectriques. Une méthode de co-précipitation a été utilisée pour synthétiser des nano-poudres ayant une taille des grains moyenne d’environ 3 nm. L’étude structurale et microstructurale a suggéré une limite de solubilité pour le Ta de 0,008 ≤ x < 0,010. Ces nano-poudres ont été ensuite densifiées par Spark Plasma Sintering, avec des compacités atteignant ~ 95%. Le dopage en Ta a permis une amélioration des propriétés thermoélectriques du SnO2 et, en accord avec la limite de solubilité, une valeur maximale du facteur de mérite de 4,7x10-5 K-1 a été observée pour l’échantillon x = 0,008. De plus, nous avons démontré qu’une diminution de la taille des grains permettait d’améliorer le coefficient Seebeck, de diminuer la conductivité thermique, mais conduisait à une diminution de la conductivité électrique. La stabilité des oxydes, notamment à l'échelle nanométrique, est remise en question par des caractérisations physico-chimiques. Partant de ces matériaux à base de SnO2, un nano-composite (ZnO-SnO2) a été étudié. Le composé Zn1-xGdxO (0 ≤ x ≤ 0,03) a été préparé par la méthode de Péchini et caractérisé en comparant avec d’autres matériaux à base de ZnO. Un premier test de nano-composite M30 (30% en masse Sn0.996Ta0.004O2 et 70% en masse Zn0.997Gd0.003O) a été mené. Le résultat obtenu a montré qu’une concentration de nano-inclusion Sn0.996Ta0.004O2 de 30 % ne permettait pas d’améliorer les propriétés thermoélectriques du nano-composite M30, par rapport aux matériaux de départ. / The nano-compound Sn1-xTaxO2 (0 ≤ x ≤ 0.03) was studied with a view to their thermoelectric properties. A method of co-precipitation was used to synthesize nano-powders having an average grain size of about 3 nm. The structural and microstructural study suggested a solid solubility limit of 0.008 ≤ x < 0.010. These nano-powders were then densified by Spark Plasma Sintering, with density reaching ~ 95%. The doping of Ta improved the thermoelectric properties, and in good agreement with the solubility limit, a maximum value of the factor of merit of 4.7x10-5 K-1 was observed for the sample x = 0.008. The stability of oxides, particularly at the nanoscale, is questioned by physicochemical characterizations. From these SnO2-based materials, a nano-composite (ZnO-SnO2) was studied. The compound Zn1-xGdxO (0 ≤ x ≤ 0.03) was prepared by the method of Pechini and characterized by comparing with other ZnO-based materials. A first test of nano-composite M30 (30 wt% Sn0.996Ta0.004O2 and 70 wt% Zn0.997Gd0.003O) was conducted. The result showed that a concentration of 30% nano-inclusion Sn0.996Ta0.004O2 did not allow to improve the thermoelectric properties of nano-composite M30, compared to the starting materials.

La découverte des nanotubes de carbone (NTCs) par S.Iijima en 1990 a permis d'explorer un nouveau monde à l'échelle nanométrique. Les études sur la synthèse des NTCs durant le début de cette décennie ont apporté une reproductibilité des formes allotropiques de carbone. Les propriétés mécaniques et électriques exceptionnelles des NTCs ont éveillé l'esprit des scientifiques afin de concevoir des systèmes touchant le domaine de la nanotechnologie. Dans ce contexte, mes travaux de recherches ont visé à étudier les potentialités des nanotubes de carbone dans le domaine des hyperfréquences. Deux types d'applications peuvent être distinguées : l'élaboration de matériau nano-composite mais aussi la miniaturisation des composants électromécaniques (NEMS). L'application la plus immédiate des NTCs consiste à les utiliser comme additif dans des polymères, thermoplastiques, thermodurcissables ou élastomères, afin d'en modifier les propriétés. L'utilisation des matériaux composites à base de nanotubes de carbone apparaît comme une voie prometteuse dans le domaine des nanotechnologies grâce à leurs propriétés structurales et électroniques très particulières. Pour élargir le domaine d'application des NTCs, nous avons étudié un nouveau matériau composite à base d'un polymère (BenzoCycloButène BCB'') et de nanotubes de carbone double parois (DNTCs) pour une utilisation aux fréquences micro-ondes. Nous rapportons ici une étude des propriétés micro-ondes de composites BCB/DNTCs en fonction de la concentration massique de nanotubes. Nous présentons, dans un premier temps, les méthodes d'homogénéisation et de fabrication du composite, puis nous traitons l'élaboration de structures de test adaptées à des mesures µondes et millimétriques. Après caractérisation, nous donnons le comportement spectral et la modélisation pour les pertes linéiques ainsi que e* (permittivité effective complexe). Cette étude a permis de montrer qu'il est possible de configurer les performances électriques d'un matériau composite en fonction du % de NTCs incorporés. Ceci peut permettre de réaliser des matériaux absorbants d'ondes électromagnétiques pour la microélectronique. Une autre possibilité d'utilisation est d'exploiter les propriétés physiques ainsi que dimensionnelles des NTCs pour étendre le concept de composants passifs reconfigurables et micrométriques (MEMS) à l'échelle nanométrique avec l'élaboration de Système Nano-Electro- Mécaniques (NEMS). Leurs dimensions nanométriques permettraient de concevoir de futurs dispositifs électroniques fortement miniaturisés. Nous nous sommes donc intéressés au développement d'une filière technologique d'interconnexions pour réaliser une capacité variable dont la partie mobile est réalisée à l'aide de NTCs. Plusieurs voies ont été étudiées. Une 1ère comporte la croissance localisée des NTCs, réalisée à 600°C minimum par le LPICM. Cette température a impliqué de nombreux choix quant à la filière d'interconnexions (procédés chauds-froids suivant le positionnement de l'étape de croissance des NTCs) et d'études de compatibilité thermique. Une seconde voie est basée sur l'emploie de film mince de NTCs dispersés aléatoirement.- Au final, cette étude représente une grande avancée vers l'élaboration de NEMS RF à base de NTCs.

This dissertation presents the development of novel nano-composite membranes as introduction systems for mass spectrometers. These nano-composite membranes incorporate anodic aluminum oxide (AAO) membranes as templates that can be used by themselves or modified by a variety of chemical deposition processes. Two types of nano-composite membranes are presented. The first nano-composite membrane has carbon deposited within the pores of an AAO membrane. The second nano-composite membrane is made by coating an AAO membrane with a thin polymer film. The following chapters describe the transmission properties these nano-composite membranes and compare them to conventional mass spectrometry introduction systems. The nano- composite membranes were finally coupled to the inlet system of an underwater mass spectrometer revealing their utility in field deployments.

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Ένας συναρπαστικός τομέας της σύγχρονης έρευνας είναι αυτός των νάνο-συνθέτων υλικών. Το πεδίο αυτό περιλαμβάνει τη μελέτη πολυφασικών υλικών, στα οποία μία ή περισσότερες από τις χωρικές διαστάσεις κάποιας φάσης βρίσκεται στην περιοχή των νανομέτρων (1 nm = 10-9 m = 10 ). Αυτό που ξεχωρίζει τα νανοσύνθετα από τα άλλα συμβατά σύνθετα υλικά είναι η ικανότητα τους να συνδυάζουν ιδιότητες, οι οποίες είναι απαγορευτικές για τα παραδοσιακά υλικά, αλλά και η μεγάλη λειτουργικότητα που παρουσιάζουν. Η εισαγωγή των νάνο-σύνθετων υλικών και οι πολλές επιστημονικές μελέτες που έγιναν τα τελευταία χρόνια στόχευαν και προσδοκούσαν σε μία δραματική βελτίωση των μηχανικών ιδιοτήτων, πράγμα που πολλές φορές δεν επαληθεύθηκε. Τα νάνο-σύνθετα πολυμερικής μήτρας των οποίων η θερμομηχανική συμπεριφορά μελετήθηκε περισσότερο είναι τα συστήματα που περιέχουν ως εγκλείσματα νάνο-σωλήνες άνθρακα (carbon nanotubes), νάνο-σωματίδια αλούμινας και στρωματικά άλατα πυριτίου (layered silicates). Στις μέρες μας υπάρχει ένα αυξανόμενο ενδιαφέρον για τη μελέτη της διηλεκτρικής συμπεριφοράς και αγωγιμότητας των νάνο-σύνθετων πολυμερικής μήτρας - ανόργανων νάνο-εγκλεισμάτων. Στην παρούσα εργασία εξετάσθηκε η διηλεκτρική απόκριση των συστημάτων: (α) πολυμερικής μήτρας (polyurethane rubber, PU) και νάνο-σωματιδίων αλούμινας (alumina- boehmite), (β) πολυμερικής μήτρας (PU ή Natural Rubber, NR ή PU/NR) με στρωματικά άλατα πυριτίου (layered silicates), με παραμέτρους την περιεκτικότητα σε νανοεγκλείσματα, τη θερμοκρασία και τη συχνότητα του εφαρμοζόμενου πεδίου. Η διηλεκτρική φασματοσκοπία (Broadband Dielectric Spectroscopy) έχει αποδειχθεί ως ένα ισχυρό εργαλείο για την έρευνα της μοριακής κινητικότητας, των αλλαγών φάσεων, τους μηχανισμούς αγωγιμότητας και τα διεπιφανειακά φαινόμενα στα πολυμερή και τα σύνθετα πολυμερικά συστήματα. Η διηλεκτρική απόκριση των νάνο-συνθέτων εξετάστηκε με τη βοήθεια της διηλεκτρικής φασματοσκοπίας (BDS) στο εύρος συχνοτήτων 10-1-10 6 Hz και στο εύρος θερμοκρασιών από -100οC έως +70οC. Από τα πειραματικά αποτελέσματα προκύπτει πως παρατηρούνται διηλεκτρικές χαλαρώσεις που οφείλονται τόσο στην πολυμερική μήτρα, όσο και στην ενισχυτική φάση. Τέσσερις διακριτοί τρόποι χαλάρωσης καταγράφηκαν στα φάσματα των συστημάτων που μελετήθηκαν και αποδίδονται στη διεπιφανειακή πόλωση (IP) μήτρας/εγκλεισμάτων, στην υαλώδη μετάβαση (α-mode) των πολυμερών NR και PU, στην κίνηση πλευρικών πολικών ομάδων (β-mode) των αλυσίδων του PU και σε τοπικές κινήσεις εύκαμπτων τμημάτων των αλυσίδων του PU (γ–mode). Στο σύστημα πολυουρεθάνης (PU)–νάνο-σωματιδίων αλούμινας ερευνήθηκε η επίδραση του μέσου μεγέθους των σωματιδίων στην ηλεκτρική απόκριση των υλικών. Από τα αποτελέσματα φαίνεται πως η μείωση του μέσου μεγέθους των νάνο-εγκλεισμάτων οδηγεί σε αύξηση της διεπιφάνειας και των αντίστοιχων φαινομένων που τη συνοδεύει. Τέλος, από τη θερμοκρασιακή εξάρτηση της θέσεως των κορυφών διηλεκτρικών απωλειών, κάθε διεργασίας, προσδιορίστηκαν οι αντίστοιχες ενέργειες ενεργοποίησης. / The impact of nano-materials and nano-structured materials is well known in our days. Nano-composites consists an exciting modern field of scientific research. Nano-composites are multiphase materials where at least one of the dimensions of the reinforcing phase is in nano-scale. The main difference of nano-composites with compatible composites is their ability to achieve superior performance at a very low concentration of the filler. The majority of the active or potential applications of nano-systems is based on their thermo-mechanical behaviour, flame resistance and electrical properties. Under this point of view nano-composites exhibit properties or functions, which seem to be prohibited for traditional materials. Recently, there is an increased interest in studying the dielectric behaviour of polymer matrix – inorganic nano-filler composites. Polymer matrix nano-composites are expected to be useful in replacing conventional insulating materials providing tailored performance, by simply controlling the type and the concentration of nano-inclusions. In the present study is investigated the dielectric behaviour of composites consisted of a polymer matrix and inorganic nano-filler. Natural rubber (NR) and polyurethane rubber (PU) as well as their blend are used as matrices. Nano-composites were prepared by adding synthetic layered silicates (LS) via the latex compounding route. Further, the dielectric response of polyurethane rubber – alumina particles nano-composites, varying the mean particle diameter, is also examined. The dielectric properties of all systems are studied with parameters the temperature and the frequency of the applied field. Broadband Dielectric Spectroscopy (BDS) has been proved to be a powerful tool for the investigation of molecular mobility, phase changes, conductivity mechanisms and interfacial effects in polymers and complex systems. The dielectric response of nano-composites was examined by means of Broadband Dielectric Spectroscopy (BDS) in the frequency range10-1-106 Hz and temperature interval from -100 o C to +70 o C. Experimental results include relaxation phenomena arising from both the polymeric matrix and the filler. Four distinct relaxation modes were recorded in the spectra of all systems containing PU. They were attributed to interfacial polarization, glass transition (α-relaxation), motion of polar side groups and probably motions of the (CH2)n sequence of the PU chain (β and γ-relaxation). NR is a non polar polymer and thus only its glass/rubber transition is recorded in the low temperature range. Interfacial polarization is present in all composites systems. The dielectric response of polyurethane/boehmite alumina nano-composites was examined with an additional parameter, the size of the mean boehmite particle diameter. In order of ascending relaxation rate the following modes were recorded: interfacial polarization, glass/rubber transition (α-mode), motion of polar side groups (β-mode) and re-arrangements of small parts of the PU chain (γ-mode). The intensity and the position of these relaxations appear to vary with the size of the nano-filler. Finally, the activation energies of all the recorded processes were determined via the loss peak dependence on temperature.

Un tiers des urgences dentaires et un pourcentage élevé de maux de dents sont endodontie liés. Instruments rotatifs utilisés dans le traitement endodontique peuvent se briser à l'intérieur du canal radiculaire en raison de la fatigue des matériaux. Une fois cassé, l'extraction de la partie fracturée du canal est un travail difficile et ennuyeux de le patient et le dentiste. Par conséquent, l'alerte d'une fracture imminente lors de l'utilisation clinique ou développer de bonnes stratégies pour augmenter ses propriétés mécaniques sera d'une grande aide pour éviter les complications médicales / juridique. La recherche est étudié à partir de deux parties. La première partie a établi une plate-forme de test standard, simulant plusieurs paramètres de canal, propose une série de stratégies visant à améliorer la vie de la fatigue et des propriétés mécaniques de matériaux. Aussi, un système de surveillance utilisant de réseaux de Bragg (FBG) capteurs a été tentée. la raison de l'utilisation de la glycémie à jeun est sa petite taille qui est très prometteur dans l'intégration avec la pièce à main de l'équipement endodontique. dans le travail actuel, en ramassant et en analysant l'onde de contrainte par transformée de Fourier rapide (FFT), nous peut révéler la variation d'énergie et la fréquence phénomène déplaçant dans certaines fréquences caractéristiques. on espère que, avec ces informations, nous pouvons éviter / atténuer la survenue de fracture inattendue. Comme pour l'essai de fatigue, les données ont montré que la résistance à la fatigue peut être améliorée certain traitement thermique ou à mouvement alternatif méthode de rotation appliqué. tel phénomène peut être étroitement liée à la composition de la phase en ni-Ti en alliage et la contrainte de traction maximale est réduite lorsque le mouvement alternatif appliqué. études ont montré que plus la teneur de la phase martensite dans l'aiguille, l'plus de vie à la fatigue peut être atteint. Cependant, il peut être nécessaire de prendre des compromis avec l'efficacité de coupe de l'aiguille. pour cette question, nous pouvons combiner le traitement cryogénique et traitement thermique pour obtenir une meilleure résistance à la fatigue sans compromettre son efficacité de coupe. La deuxième partie est de fabriquer haute résolution, grande taille de la nouvelle Type aiguilles d'endodontie en utilisant la polymérisation à deux photons (TTP) technique. Le travail se fait à l'université de Joseph-Fourier LiPhy laboratoire, France. Contrairement à la fabrication traditionnelle du PPT, qui avait une limitation de sa taille de produits en raison du faible pouvoir lase, taux de redoublement et piézo entraîné stade, nous utilisons résine Ormocer, 130 kHz, 1W puissant laser de 532 nm à l'étape motorisé étage XY pour fabriquer une grande 800 échafaud um cellulaire bio-compatible et 1.2 cm aiguille de hauteur. aussi, pour améliorer la qualité du produit de TPP, l'approche de correction de la puissance du laser avait été tentée. Pendant TPP fabrication, la forme de focalisation laser changé lorsque la surface de la fabrication a été déplacé dans la direction z. Cela se traduit par le fait que nous avons besoin de plus afin d'assurer la taille de voxel est identique à z différent. pour corriger ce défaut, un procédé pour la correction de la puissance du laser et de la formule pour la puissance de correction sont proposées. la formule est dérivé du concept de maintien de conditions d'exposition identiques.