Le calandrage consiste à faire passer, à grande vitesse, la feuille de papier entre au moins deux rouleaux, soumis à une force normale et chauffés, afin d'améliorer l'état de surface. Ce passage durant un temps inférieur à la milliseconde et sous une pression de quelques dizaines de MPa produit aussi une diminution de l'épaisseur du papier. Cette thèse étudie le comportement mécanique du papier dans un nip de calandre (zone d'emprise entre les deux rouleaux) et les interactions de surface rouleau / papier. Différents papiers destinés à l'impression - écriture sont étudiés (couché, non couché).Deux essais d'indentation sphérique de feuille de papier (chute de bille et compression quasi-statique) ont été développés et des essais de calandrage ont été réalisés. Les temps de sollicitation lors de l'essai de chute de bille sont comparables à ceux rencontrés dans un nip. L'analyse mécanique des essais permet d'établir des courbes contrainte / déformation et de suivre l'évolution du module d'élasticité " statique " avec la déformation plastique. Ces grandeurs mécaniques s'avèrent sensibles à la formulation et au conditionnement du papier, ainsi qu'au temps de sollicitation. Un modèle mécanique permet d'évaluer à partir des essais de compression quasi-statique, la largeur du nip dans des conditions statiques. L'adhésion entre la surface des papiers et les rouleaux est étudiée à partir un essai de roulement sur un plan incliné et des essais de calandrage. Les essais de calandrage ont également permis de relier l'amélioration des caractéristiques de surface à la réduction d'épaisseur du papier et de préciser comment l'état de surface du rouleau se transfère sur le papier.

Le colmatage à la surface et dans la masse d’une membrane échangeuse d’ions est un obstacle majeur à son utilisation en électrodialyse. En bloquant les voies conductrices d’ions à travers la membrane, le dépôt réduit la surface active de la membrane et conduit à une résistance au transfert de matière supplémentaire.Trois membranes échangeuses de cations ont été utilisées lors de ce travail: une membrane commerciale hétérogène MK-40 et deux de ses modifications (une membrane MK-40/Nafion obtenue par revêtement de la surface de MK-40 avec un film de Nafion® homogène conducteur d’ions, et une membrane MK-40/PANI obtenue par synthèse de polyaniline sur la surface de la MK-40). Les solutions utilisées sont des solutions de CaCl2 et MgCl2 aux concentrations 0,02 et 0,04 mol/L, ainsi qu’une solution modélisant la composition minérale du lait, concentrée 3 fois. La visualisation de la surface de la membrane est réalisée par microscopie optique et microscopie électronique à balayage. L’analyse élémentaire des dépôts sur la surface de la membrane est réalisée par l’analyse aux rayons X. Le caractère hydrophobe-hydrophile de la surface de la membrane est estimé par la mesure de l’angle de contact. La chronopotentiométrie et la voltamétrie ont été utilisées pour caractériser la vitesse de transport des cations à travers les membranes et la dissociation d’eau à la surface ; la mesure du pH de la solution dessalée a été effectuée en parallèle.Il est démontré que l’hydrophobicité relativement élevée de la surface de la membrane, son hétérogénéité électrique et géométrique créent les conditions favorables au développement de l’électroconvection. L’intensité de l’électroconvection par rapport à la membrane non modifiée est significativement plus élevée dans le cas de la MK-40/Nafion mais plus faible dans le cas de la MK-40/PANI. L’électroconvection provoque le mélange de la solution à la surface de la membrane dans une couche d’environ 10 µm d’épaisseur. Cet effet augmente de manière significative le transfert de matière en mode de courant intensif, empêche ou réduit le colmatage et réduit aussi le taux de dissociation de l’eau sur la surface de la membrane. L’intensité de l’électroconvection dépend essentiellement du degré d’hydratation du contre-ion ; elle augmente avec son rayon de Stokes. Le taux de croissance des dépôts minéraux Mg(OH)2, Ca(OH)2 et CaCO3 sur la surface de la membrane échangeuse d’ions est déterminé par la pente du chronopotentiogramme. On établit expérimentalement que, par rapport à la vitesse de colmatage sur la membrane MK-40 non modifiée, celle sur la surface de MK-40/Nafion devient plus petite mais celle sur la surface de la MK-40/PANI, devient plus grande.Le taux du colmatage est considérablement réduit lorsqu’un mode de courant électrique pulsé est appliqué. Un tel mode permet de réduire de moitié la différence de potentiel et d’atteindre un état quasi-stable du fait que le précipité devient instable / Scaling on the surface and in the bulk of ion-exchange membranes is a considerable locker for electrodialysis. The scale reduces the effective surface area of the membrane and leads to additional resistance to the mass transfer and solution flow.Three cation-exchange membranes are used in this study: a heterogeneous commercial MK-40 membrane and two of its modifications. The MK-40/Nafion membrane is obtained by mechanical coating the MK-40 membrane surface with a homogeneous ion-conductive Nafion® film. Modification of the MK-40/PANI membrane is carried out by polyaniline synthesis on the membrane surface. The solutions used in the study are 0.02 and 0.04 mol/L CaCl2 and MgCl2 solutions, as well as the solution, imitating the mineral composition of milk, concentrated 3 times. The visualization of the membrane surface is made using optical and scanning electron microscopy. The elemental analysis of the scale on the membrane surface is made by X-ray analysis. The hydrophobic-hydrophilic balance of the membrane surface is estimated by the contact angle measurements. To characterize the cation transport through and the water splitting rate, chronopotentiometry and voltammetry methods are used, pH measurement of the diluate solution is conducted at the same time.It is shown that the relatively high hydrophobicity of the membrane surface, its electrical and geometric heterogeneity, create conditions for the development of electroconvection. The electroconvection intensity in the case of MK-40/Nafion is significantly higher, and in the case of MK-40/PANI is lower in comparison with that of the unmodified membrane. Electroconvection vortexes cause the mixing of the solution at the membrane surface in a 10 µm thick layer. This effect significantly increases mass transfer in intensive current modes and prevents or reduces the scaling process, as well as reduces the water splitting rate at the membrane surface. The rate of electroconvection essentially depends on the counterion hydration degree, it increases with increasing the counterion Stokes radius. The rate of the scale formation on the membrane surface is determined by the slope of the chronopotentiogramme. The formation of Mg(OH)2, Ca(OH)2 and CaCO3 scales is observed. It is experimentally established that the scaling rate on the surface of MK-40/Nafion is smaller, and on the surface of the MK-40/PANI is larger in comparison with the MK-40 membrane. The scaling rate is significantly reduced when the pulsed electric current mode is applied. Such mode allows the reduction of the potential drop more than twice and achievement of a quasi steady-state because an unstable periodically crumbling scale occurs

Ce travail comporte deux volets généraux : une première partie sur la synthèse par voie radicalaire, et la caractérisation physico-chimique des polymères élaborés. La deuxième partie concerne l’étude du comportement diélectrique de ces matériaux et l’approfondissement des relations structure-propriétés électriques ou de surface. Le premier chapitre est tout d’abord consacré à la présentation de l’état de connaissance sur les polymères cyanés et fluorés en général. En préambule de ce chapitre, nous rappelons quelques généralités sur la synthèse, les propriétés et la structure des polymères ainsi que les phénomènes diélectriques dans ces matériaux. Le copolymère alterné poly(VCN-alt-FAVE8) fait l’objet du deuxième chapitre qui décrit la synthèse, la caractérisation et les propriétés de surface de films obtenus à partir de ce polymère. Le troisième chapitre concerne la synthèse par polymérisation par transfert d’iode des copolymères à blocs, a base de fluorure de vinylidène (VDF) et des comonomères cyanés tels que : le cyanure de vinylidène (VCN), l’acrylonitrile (AN) et le méthacrylonitrile (MAN). Ces matériaux élaborés sont caractérisés par chromatographie d’exclusion stérique, RMN, IR, DSC et ATG. La deuxième partie de ce chapitre est consacré à la discussion des résultats obtenus. Les études associées à la mobilité moléculaire induite par une polarisation électrique ou les propriétés diélectrique des matériaux cités, sont présentées dans le quatrième chapitre. En effet, sur une large gamme de températures et de fréquences, nous montrons les processus de relaxations présents dans ces polymères puis les relations « réponses diélectriques et architecture macromoléculaire ». / This work contains two general parts: a first one is on the synthesis by radical way, and the physicochemical characterization of the elaborated polymers. Second part is related to the study of the dielectric behavior of these materials and the deepening of relationship of structure-electrical or surface properties. The first chapter is first of all devoted to the presentation of the state of general knowledge on cyaned and fluorinated polymers. In preamble to this chapter, we recall some general information on the synthesis, the properties and the structure of polymers as well as the electric phenomena in these materials. In the second chapter we describe the synthesis, the characterization and the property of the surface of films obtained from the copolymer poly(VCN-alt-FAVE8). The third chapter relates to the synthesis with iodine transfer polymerization of block copolymers, containing vinylidene fluoride (VDF) and of the cyaned comonomeres such as: vinylidene cyanide (VCN), the acrylonitrile (YEAR) and the methacrylonitrile (MAN). These elaborated materials are characterized by steric exclusion chromatography, NMR, IR, DSC and TGA. The second part of this chapter is devoted to the discussion of the obtained results. The studies associated with the molecular mobility induced by an electric polarization or the properties dielectric of quoted materials, are presented in fourth chapter. Indeed, on a broad range of temperatures and frequencies, we show the relaxations processes present in these polymers then the relations "dielectric answers and macromolecular architecture ".

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Même si les traitements thermiques ou la désinfection par les oxydants ont démontré leur efficacité virucide, les mécanismes liés à la perte du caractère infectieux ne sont pas connus. Ceci pose un réel problème d’interprétation de la présence de génome viral en matière de risque infectieux dans les aliments. Ce travail de thèse a pour objectif d’étudier l’évolution des propriétés de surface (charge et hydrophobie) de virus modèles, bactériophage MS2 et norovirus murin, au cours de l’inactivation par la chaleur, l’hypochlorite de sodium et l’ozone. Pour nos deux virus, nous démontrons l’existence d’une température critique au-delà de laquelle la particule virale se déstructure en libérant son génome. Un simple traitement à la RNase permettrait alors de ne détecter que des virus infectieux par biologie moléculaire. Le traitement thermique implique aussi une augmentation de l’hydrophobie soulignant des modifications conformationnelles de la capside. L’hypochlorite de sodium ne modifie que peu les propriétés de surface mais des phénomènes d’oxydation ont lieu au niveau de la capside puisque la charge du bactériophage MS2 est légèrement modifiée. Ces modifications diminuent la résistance thermique du virus. Nous démontrons un effet synergique de l’hypochlorite de sodium et la chaleur sur le bactériophage MS2 (inactivation, RNase et hydrophobie). Quant à l’ozone gazeux, nous soulignons son intérêt pour le traitement virucide des aliments fragiles. Ainsi, ce travail précise les mécanismes d’inactivation des virus et ouvre de nouvelles perspectives tant pour discriminer les virus infectieux et non-infectieux que pour proposer l’exploration de nouveaux traitements technologiques / Although heat treatments or disinfections by oxidants have proven their virucidal efficiencies, mechanisms related to the loss of infectivity are not known. This statement could lead to a misinterpretation of the presence of viral genome on infection risk for humans in food matrices. This thesis aimed to study the evolution of surface properties (charge and hydrophobicity) for model viruses, bacteriophage MS2 and murine norovirus, during the heat, sodium hypochlorite and ozone inactivations. For both viruses, the existence of a critical temperature beyond which the viral particle was disrupted and released its genome was demonstrated. Simple treatment with RNase would then only detect infectious virus by molecular biology. The heat treatment also involved a transient increase in the hydrophobicity which highlighted conformational changes of the viral capsid. Sodium hypochlorite slightly modified the surface properties but oxidation phenomena occurred onto capsid since the bacteriophage MS2 charge has changed a little. These changes decreased the thermal resistance of the virus. Synergistic effects of both sodium hypochlorite and heat were observed on the inactivation of MS2 phages, the sensitivity of their genome to RNases and the increase in hydrophobicity of remaining infectious particles. Regarding gaseous ozone, we underlined its interest in the case of virucidal treatment of fragile food matrices. Therefore, this work specified the virus inactivation mechanisms and opened up new perspectives to discriminate infectious from non-infectious viruses but also to propose the exploration of new technological processes

Cette thèse porte sur l'étude de couches minces ferroélectriques à base de BaTiO3 déposées par pulvérisation cathodique. Ces matériaux permettent par exemple de réaliser des condensateurs accordables ou encore des mémoires non-volatiles pour le stockage d'informations. Cependant, leurs propriétés diélectriques sont considérablement dégradées par des effets extrinsèques d'interfaces; film/substrat ou encore film/électrode. Dans ce contexte, la spectroscopie de photoémission (XPS) a été utilisée pour quantifier les états électroniques et chimiques de ces interfaces avec une approche in-situ. L'étude sur la formation du contact film/électrode a permis de mesurer la hauteur de barrière de Schottky partiellement responsable des caractéristiques capacités – tensions des couches. Des phénomènes de ségrégation ont été mis en évidence révélant une profonde instabilité de la stoechiométrie de surface. Enfin, la conséquence d'un dopage au niobium dans les couches minces de BaTiO3 est discutée du point de vue des modes de compensation, de la solubilité du dopant et des propriétés diélectriques.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Les oxydes à base de Cérium, ont fait l'objet de nombreuses études ces dernières décennies et se sont révélés des matériaux de choix, dans le domaine de la catalyse hétérogène. L'objectif à l'heure actuelle, est donc d'accroître la réactivité de ces oxydes, tout en élargissant leur gamme de températures optimales d'utilisation. Dans ce contexte particulier, il semble possible de moduler les propriétés des oxydes à base de cérium en contrôlant la morphologie des cristallites. Ce travail de thèse a donc été consacré à la détermination, l'élaboration et à la caractérisation de matériaux oxydes à base de cérium de morphologies contrôlées. Nous avons tout d'abord déterminé cristallographiquement et thermodynamiquement les morphologies accessibles au système étudié puis par traitement hydrothermale assistée par chauffage micro-ondes nous avons synthétisé les dites morphologies. Après caractérisation de la réactivité par ATG et thermographie Infrarouge nous avons optimisé ces matériaux par un dopage extrinsèque tout d'abord (dépôt de métaux précieux), puis par un dopage intrinsèque ensuite (Yttrium et Fer). Enfin, l'obtention de morphologies non accessibles cristallographiquement nous a amené à approfondir le(s) processus de germination croissance de ces particules et la forte réactivité des matériaux dopés fer nous a poussé à une caractérisation fine de la microstructure de ces matériaux. Au final nous avons pu corréler l'influence de la morphologie des cristallites sur la réactivité propre de l'ensemble des familles de matériaux étudiés.

Dans la recherche de nouveaux matériaux pour électrode positive de batterie au lithium, les composés à base de fer permettent un faible coût et une moindre toxicité. Dans cette optique, beta-FeOOH, gamma-FeOOH et LiFePO4 ont été étudiés.<br />Pour les oxyhydroxydes, très peu conducteurs, l'ajout direct de noir d'acétylène ou de nanotubes de carbone (pour améliorer la conductivité électronique) a été développé, cet ajout conduit à une répartition non uniforme du carbone et un isolement des grains, défavorable à l'insertion des ions Li+. Une substitution partielle du fer par le cobalt a été réalisée (amélioration de la conduction ionique). Une stabilisation de la quantité de lithium échangeable est obtenue avec un optimum de 3,6% atomique.<br />Pour LiFePO4, plusieurs modes de synthèse (voie hydrothermale, mécanochimie ou co-précipitation) ont été utilisés pour obtenir différentes tailles de particules. La conductivité électronique est améliorée par la génération d'une couche de carbone autour des grains par dégradation thermique d'un carbohydrate. Il apparaît que plus les particules sont fines, meilleur est l'insertion de lithium. D'autre part, la présence de quelques défauts cristallins (mis en évidence par magnétisme) est favorable. L'effet de l'enrobage a également été étudié avec différentes sources de carbone (amidon, cellulose, nanotubes de carbone, polyacrilonitrile). Un bon compromis est obtenu avec la cellulose: un caractère fortement sp2 (carbone conducteur), couvrant (bonne percolation des électrons) et homogène (surface non accidentée).

Cette thèse porte sur l’étude de couches minces ferroélectriques à base de BaTiO3 déposées par pulvérisation cathodique. Ces matériaux permettent par exemple de réaliser des condensateurs accordables ou encore des mémoires non-volatiles pour le stockage d’informations. Cependant, leurs propriétés diélectriques sont considérablement dégradées par des effets extrinsèques d’interfaces; film/substrat ou encore film/électrode. Dans ce contexte, la spectroscopie de photoémission (XPS) a été utilisée pour quantifier les états électroniques et chimiques de ces interfaces avec une approche in-situ. L’étude sur la formation du contact film/électrode a permis de mesurer la hauteur de barrière de Schottky partiellement responsable des caractéristiques capacités – tensions des couches. Des phénomènes de ségrégation ont été mis en évidence révélant une profonde instabilité de la stoechiométrie de surface. Enfin, la conséquence d’un dopage au niobium dans les couches minces de BaTiO3 est discutée du point de vue des modes de compensation, de la solubilité du dopant et des propriétés diélectriques. / The aim of this work was to better understand the surface and interface properties of sputtered ferroelectric BaTiO3 thin films. They are typically used as dielectrics in integrated capacitors, electromechanical sensors and so. This thesis studies the chemical and electronic structures of the interface of BaTiO3 in order to understand basic mechanisms of contact formation with the substrate and the electrode like the Schottky barrier height. Furthermore, the surface stoichiometry of such films has been investigated under different thermal preparation revealing significant instability through segregation phenomenon. Finally, the doping effect with niobium is studied regarding compensation mode, dopant solubility and dielectric properties. The experimental setup allows for in-situ analysis of surface and interface properties using photoelectron spectroscopy.