Le vieillissement et la ménopause sont associés à de multiples modifications physiologiques caractérisées par une augmentation de la masse grasse et de l’inflammation, ainsi qu’une diminution de la masse musculaire. Ces changements ont été associés à un risque accru de problèmes métaboliques et fonctionnels, notamment une augmentation des maladies métaboliques (diabète de type 2 et maladies cardiovasculaires) et des incapacités fonctionnelles (incapacités physiques) affectant la santé et la qualité de vie des personnes âgées. La littérature s’est longtemps attardée au rôle de l’augmentation de la masse grasse dans l’apparition de ces maladies et incapacités, mais peu de recherches ont été faites autour du tissu musculaire, plus particulièrement sur ses propriétés métaboliques et fonctionnelles. En effet, les études qui se sont intéressées aux propriétés métaboliques et fonctionnelles présentent des inconsistances dans la méthodologie ou des résultats divergents. Par exemple, concernant la sensibilité à l’insuline, des articles démontrent l’importance d’avoir une masse musculaire importante afin d’obtenir une bonne sensibilité à l’insuline tandis que d’autres démontrent l’inverse ou qu’il n’existe pas de relation entre la masse musculaire et la sensibilité à l’insuline. Par ailleurs, en ce qui concerne la capacité fonctionnelle, plus exactement la capacité physique, la littérature a démontré que la perte de la capacité physique était associée à différents déterminants tels que la masse grasse, la masse musculaire ou encore l’inflammation. Cependant, toutes ces variables ont surtout été étudiées individuellement et il n’existe actuellement aucune étude qui confronte tous ces déterminants dans une seule et même étude. Ces inconsistances de la littérature ne permettent pas, pour le moment, d’avoir une bonne compréhension des relations entre les propriétés métaboliques ou fonctionnelles du muscle squelettique lors du vieillissement et les changements de la composition corporelle et à l’augmentation de l’inflammation qui y sont associés. Il serait donc intéressant de faire avancer les connaissances sur les propriétés du tissu musculaire, d’une part, au niveau de sa capacité à contrôler la glycémie et à générer une bonne sensibilité à l’insuline et, d’autre part, sur ses capacités physiques suite aux changements se produisant lors du vieillissement. Cette réflexion permettra ainsi de développer des stratégies d’intervention plus efficaces pour prévenir ces altérations. La présente thèse tente donc de déterminer, d’une part, comment les changements de la composition corporelle et de la variation des niveaux d’inflammation qui sont associés au vieillissement, affectent la capacité fonctionnelle et la santé métabolique et, d’autre part, l’impact de l’exercice sur ces concepts. Dans le but d’explorer ces questions, quatre études ont été menées examinant : 1) la relation entre la masse musculaire squelettique et la sensibilité à l’insuline, 2) les principaux déterminants (entre la composition corporelle et l’inflammation) de la capacité physique d’un point de vue longitudinal, 3) l’impact de la combinaison de l’exercice physique et la prise d’isoflavones sur les marqueurs inflammatoires impliqués dans les changements qui affectent les propriétés fonctionnelles (capacité physique) et métaboliques (sensibilité à l’insuline et résistance à l’insuline) des muscles squelettiques et, finalement, 4) l’effet à long terme d’une consommation d’isoflavones et d’un programme d’exercices physiques sur l’inflammation, la distribution du tissu adipeux et l’utilisation du glucose par les muscles. Pour répondre à ces questions, la présente thèse s’appuie sur les données provenant de plusieurs études, soit l’essai contrôlé randomisé PHYTO, l’étude longitudinale NuAGE et un colligé de données obtenues dans le cadre d’autres études menées antérieurement dans le cadre des activités du Laboratoire de recherche sur la composition corporelle et le métabolisme. Bien que chaque étude avait des critères de sélection et une méthodologie précise, la population étudiée était principalement constituée de femmes âgées ménopausées ou d’hommes et de femmes âgés, sédentaires et présentant soit une large variation de la composition corporelle (étude NuAGE et études antérieures), soit un surplus de poids (PHYTO). Les divers résultats obtenus permettent globalement de dire qu’au niveau métabolique, la masse musculaire a un faible effet sur la santé métabolique, principalement en ce qui concerne sa capacité à contrôler la glycémie et la sensibilité à l’insuline. Cette observation ouvre la porte à la qualité musculaire, le tissu adipeux ou encore le niveau d’inflammation comme variables à considérer pouvant mieux expliquer les liens entre la santé métabolique et le tissu musculaire. Au niveau fonctionnel, les résultats confirment l’importance de la masse grasse du tronc mais elle ne peut cependant expliquer à elle seule les changements ayant lieu au fil du temps. L’inflammation pourrait être un autre des facteurs pouvant expliquer ces changements. Enfin, l’intervention proposée démontre un impact positif des isoflavones associés avec une pratique régulière de l’exercices physiques sur les marqueurs inflammatoires démontrés pour être impliqués dans les changements affectant les propriétés fonctionnelles (capacité physique) et métaboliques (sensibilité à l’insuline/résistance à l’insuline) du muscle squelettique à court terme. Cependant, à long terme, cette intervention pourrait induire une atteinte des propriétés métaboliques (sensibilité à l’insuline) du muscle squelettique de la personne âgée suite à une perte de certaines propriétés métaboliques protectrices (graisse glutéo-fémorale), si la composition chimique des isoflavones n’est pas adéquate (Daidzein > Genistine). À la lumière des résultats obtenus, il est possible de conclure brièvement que : 1) Avoir une petite masse musculaire squelettique n’est pas nécessairement délétère dans le maintien d’une bonne sensibilité à l’insuline chez des femmes âgées, ménopausées et sédentaires; 2) Bien que l’augmentation de la masse grasse corporelle et de l’inflammation soit associée négativement aux changements de la capacité physique (données transversales), ces variables ne semblent pas pouvoir expliquer les changements de la capacité physique chez des personnes âgées (données longitudinales); 3) La consommation d’isoflavones semble augmenter les effets bénéfiques d’un programme d’exercices physiques mixtes sur la composition corporelle et certains marqueurs inflammatoires chez des femmes âgées. 4) La perte de la masse grasse glutéo-fémorale conjuguée à un gain de la masse musculaire des jambes aurait un effet délétère sur la glycémie et l’inflammation chez des femmes âgées. L’ensemble de ces résultats engendre aussi de nouvelles perspectives en ce qui concerne la recherche sur les mécanismes d’action qui permettraient le maintien des propriétés métaboliques et fonctionnelles du muscle squelettique chez les personnes vieillissantes. De futures recherches dans ces domaines devront être conduites afin de confirmer nos résultats et permettre de mieux comprendre les mécanismes musculaires impliqués au niveau de la santé métabolique et fonctionnelle de la personne âgée.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Les conseillers d’orientation (c.o.) en milieu scolaire ont plusieurs rôles à remplir auprès des élèves, entre autres la réponse aux demandes des élèves, le maintien de l’accès à une documentation pertinente et l’accompagnement dans une meilleure connaissance de soi et du monde du travail (Dupont, Gingras et Marceau, 2002a). Pour ce faire, plusieurs moyens sont à leur disposition, dont l’évaluation psychométrique (OCCOQ, 2013). Un concept qui pourrait utile de mesurer auprès des adolescents est la maturité vocationnelle (Jordaan et Heyde, 1979). Des instruments de mesure évaluant la maturité vocationnelle existent déjà, mais aucun d’entre eux ne semble convenir parfaitement à la réalité du Québec, emmenant la création d’un nouvel outil, le Questionnaire de maturité vocationnelle (QMV). L’objectif de ce mémoire est de vérifier les propriétés psychométriques de l’échelle affective du QMV. Les participants de l’étude sont 1 164 adolescents québécois âgés entre 14 et 18 ans (moyenne : 15,30 ans), provenant de 14 écoles secondaires. Pour ce qui est du niveau scolaire des participants, 511 (43,9 %) sont en 3e secondaire, 303 (26 %) sont en 4e secondaire et 350 (30,1 %) sont en 5e secondaire. Les résultats obtenus appuient la fidélité et la validité de l’instrument de mesure.

Abstract : Natural materials have received a full attention in many applications because they are degradable and derived directly from earth. In addition to these benefits, natural materials can be obtained from renewable resources such as plants (i.e. cellulosic fibers like flax, hemp, jute, and etc). Being cheap and light in weight, the cellulosic natural fiber is a good candidate for reinforcing bio-based polymer composites. However, the hydrophilic nature -resulted from the presence of hydroxyl groups in the structure of these fibers- restricts the application of these fibers in the polymeric matrices. This is because of weak interfacial adhesion, and difficulties in mixing due to poor wettability of the fibers within the matrices. Many attempts have been done to modify surface properties of natural fibers including physical, chemical, and physico-chemical treatments but on the one hand, these treatments are unable to cure the intrinsic defects of the surface of the fibers and on the other hand they cannot improve moisture, and alkali resistance of the fibers. However, the creation of a thin film on the fibers would achieve the mentioned objectives. This study aims firstly to functionalize the flax fibers by using selective oxidation of hydroxyl groups existed in cellulose structure to pave the way for better adhesion of subsequent amphiphilic TiO[subscript 2] thin films created by Sol-Gel technique. This method is capable of creating a very thin layer of metallic oxide on a substrate. In the next step, the effect of oxidation on the interfacial adhesion between the TiO[subscript 2] film and the fiber and thus on the physical and mechanical properties of the fiber was characterized. Eventually, the TiO[subscript 2] grafted fibers with and without oxidation were used to reinforce poly lactic acid (PLA). Tensile, impact, and short beam shear tests were performed to characterize the mechanical properties while Thermogravimetric analysis (TGA), Differential Scanning Calorimetry (DSC), Dynamic mechanical analysis (DMA), and moisture absorption were used to show the physical properties of the composites. Results showed a significant increase in physical and mechanical properties of flax fibers when the fibers were oxidized prior to TiO[subscript 2] grafting. Moreover, the TiO[subscript 2] grafted oxidized fiber caused significant changes when they were used as reinforcements in PLA. A higher interfacial strength and less amount of water absorption were obtained in comparison with the reference samples. / Résumé : Les matériaux naturels retiennent actuellement toute l’attention dans de nombreuses applications et ceci, car ils sont biodégradables et proviennent de ressources renouvelables telles que les plantes (le lin, le chanvre, le jute, etc.). De plus, du fait de leur faible coût et de leur faible densité, les fibres naturelles cellulosiques sont d’excellents candidats pour le renforcement des composites polymères bio-sourcés. Cependant, malgré leurs nombreux avantages, leur caractère hydrophile - résultant de la présence de fonctions hydroxyle dans leur structure - limite leur application dans les matrices polymères. Ceci est dû à la faible mouillabilité existant entre les fibres cellulosiques et les matrices polymériques (généralement hydrophobes) causant une faible adhésion et une mauvaise dispersion des fibres dans la matrice. De nombreuses tentatives de modification des propriétés de surface des fibres naturelles par des traitements physiques, chimiques, ainsi que physico-chimiques ont été effectuées. Cependant, ces traitements se sont révélés incapables de guérir les défauts intrinsèques présents à la surface des fibres et d’améliorer leur résistance à l'humidité et aux alcalis. Une solution permettant d’atteindre les objectifs mentionnés serait la création d’un film mince à la surface des fibres. Cette étude vise tout d'abord à fonctionnaliser les fibres de lin par une oxydation sélective des fonctions hydroxyle présentes sur la cellulose. Cette oxydation permet la création d’une meilleure adhésion entre la surface des fibres et les couches minces amphiphiles de TiO[indice inférieur 2] créées par la technique sol-gel. En effet, le procédé sol-gel est une méthode dite douce capable de créer une fine couche d'oxydes métalliques à la surface d’un substrat. Dans l'étape suivante, l'effet de l'oxydation sur l'adhésion interfaciale entre la couche de TiO[indice inférieur 2] et la fibre, et donc sur les propriétés physiques et mécaniques de la fibre, a été caractérisé. Enfin, les fibres recouvertes de TiO[indice inférieur 2] avec et sans oxydation préalable ont été utilisées pour renforcer l’acide polylactique (PLA). Des tests de traction, d’impact et de cisaillement ont été réalisés afin de caractériser les propriétés mécaniques des composites. De plus, de la calorimétrie différentielle à balayage (DSC), des mesures d'absorption d'humidité ainsi que des analyses thermogravimétrique (ATG) et mécanique dynamique (DMA) ont été effectuées dans le but de déterminer les propriétés physiques des composites. Les résultats ont montré une augmentation significative des propriétés physiques et mécaniques des fibres de lin recouvertes de TiO[indice inférieur 2], en particulier lorsque les fibres ont été préalablement oxydées. De plus, ces fibres à la fois oxydées et greffées de TiO[indice inférieur 2] ont causé de grands changements lorsque utilisées dans le renforcement du PLA. En effet, une meilleure résistance au cisaillement interlaminaire et une diminution de la quantité d’eau absorbée est obtenue en comparaison avec les échantillons de référence.

Dans le cadre du regain d’activité pour la thermoélectricité, les matériaux skutterudite suscitent un vif intérêt du fait de leurs performances dans la gamme de température 400-800 K. L’étude des propriétés structurales et thermoélectriques de triantimoniures de cobalt partiellement remplies au néodyme, à l’ytterbium ou à l’indium, et partiellement substituées au nickel a ainsi été menée. Des composés denses et homogènes ont été obtenus via une technique de métallurgie des poudres. L’analyse conjointe des résultats de diffraction des rayons X et de microsonde de Castaing a permis de déterminer les limites de solubilité x des éléments remplisseurs dans Co4Sb12 : ainsi, xNd ~ 0,05 – 0,06, et xYb ~ xIn ~ 0,18. Dans le cas de l’ytterbium, nous avons montré par diffraction de neutrons sur poudre que ces atomes sont localisés au centre des cavités de la structure et qu’ils présentent un paramètre de déplacement atomique élevé. Les propriétés électriques (résistivité électrique, pouvoir thermoélectrique, effet Hall) et thermiques (conductivité thermique) ont été scrutées sur une vaste gamme de température (2 à 800 K). L’analyse des mesures, entre 2 et 800 K, a montré que plus la teneur en élément inséré est élevée, plus celui-ci a un impact bénéfique sur les propriétés thermoélectriques. Les performances maximales atteintes s’élèvent ainsi à ZT ~ 0,3 pour le composé Nd0,052Co4Sb12 à 800 K, ZT ~ 0,9 pour le composé In0,180Co4Sb12 à 710 K et ZT ~ 1 pour le composé Yb0,180Co4Sb12 à 800 K. L’optimisation de ces matériaux a alors été considérée via la substitution partielle du cobalt par du nickel. Nous avons montré que la présence de nickel augmente la concentration de porteurs de charge et modifie les mécanismes de diffusion onde ceux-ci. Dans le cas des composés partiellement remplis au néodyme, son impact sur les propriétés thermoélectriques est très bénéfique. Pour les composés à l’indium et à l’ytterbium, des compensations de l’influence du nickel sur les différents paramètres s’opèrent si bien que les performances thermoélectroniques globales du matériau ne présentent pas d’amélioration significative / In a context of renewed interest in thermoelectric compounds, skutterudite materials are an interesting target because of their good performances in the temperature range 400-800 K. The study of structural and thermoelectric properties of cobalt triantimonides partially filled with neodymium, ytterbium and indium, and partially substituted with nickel, has been undertaken. Dense and homogeneous samples have been obtained using a powder metallurgy technique. The joint analysis of X-ray diffraction and electroprobe microanalysis led to the determination of the solubility limit of the filler elements: xNd ~ 0,05 – 0,06, and xYb ~ xIn ~ 0,18. For ytterbium, we were able to prove by powder neutron diffraction technique that the atoms are localized at the centre of the structure and that they have a very high atomic displacement parameter. Electrical properties (electrical resistivity, thermal conductivity, Hall effect) and thermal properties (thermal conductivity) have been investigated on a very large range of temperature (2 to 800K). The exploitation of the measurements showed that the higher the quantity of each insertion element, the greater its beneficial impact on the thermoelectric properties. The best performances have been reached with ZT ~ 0,3 for Nd0,052Co4Sb12 at 800 K, ZT ~ 0,9 in the case of In0,180Co4Sb12 at 710 K and ZT ~ 1 for Yb0,180Co4Sb12 at 800 K. An optimisation was considered using the partial substitution of cobalt by nickel. The impact of nickel on the thermoelectric performances on ternary compounds was very different depending on the element. In the case of neodymium, the presence of nickel modified the diffusion mechanism of the carriers and its impact was very beneficial. For indium and ytterbium, the impact of nickel did not lead to any significant improvement

Les propriétés physiques des systèmes dépendent fortement de la dimensionnalité. L'exaltation des corrélations électroniques, la séparation spin charge dans le liquide de Luttinger et les ondes de densité de charge en sont des exemples. Les surfaces semiconductrices avec une dimension réduite servent à étudier la corrélation électronique, elles sont favorables à présenter des transitions de Mott avec leurs états de surface peu dispersifs, ainsi que la manière de découpler les états électroniques de nanostructures du substrat dans la recherche de propriétés électroniques singulières / Not available

Dans un contexte mondial de demande croissante en énergie et d’une raréfaction des combustibles fossiles, la transformation de la biomasse en combustibles liquides est une alternative prometteuse car la biomasse est une source d'énergie renouvelable. L'éthanol et le butanol, alcools primaires les plus fréquemment rencontrés, peuvent être synthétisés à partir de la biomasse et utilisés (éthanol) ou envisagés d’être utilisés (butanol) comme biocarburants liquides. Le bio-butanol peut être obtenu selon plusieurs voies comme le procédé « Oxo », la fermentation « ABE » et la synthèse des alcools de « Guerbet ». L'objectif de cette thèse était de développer des catalyseurs hétérogènes à base d'hydroxyapatite destinés à la transformation de l'éthanol en butanol et autres alcools supérieurs par la réaction de Guerbet. Des hydroxyapatites [Ca10(PO4)6(OH)2] ayant différents rapports Ca/P ont été synthétisées et caractérisées afin de déterminer leurs propriétés structurales, texturales et acido-basiques. Ces catalyseurs ont ensuite été testés dans la réaction de Guerbet en phase gazeuse. Une bonne corrélation a été trouvée entre les propriétés catalytiques des apatites et leurs propriétés acido-basiques. Les conditions expérimentales pour la réaction de Guerbet ont également pu être optimisées pour l’utilisation de ces catalyseurs. Suite à cette étude, d'autres apatites à base de strontium ont été synthétisées par substitutions partielle et totale du calcium. Une caractérisation fine des propriétés acido-basiques de ces solides a permis de montrer que la sélectivité pour les alcools de Guerbet atteignait un maximum pour une teneur donnée en strontium dans l’échantillon. / The rapid worldwide increase in the consumption of fossil fuels to meet the energy demands suggests that time is not too far before depletion begins to adversely effects petroleum and natural gas resources. Transformation of biomass to liquid fuels will be one of the best alternatives because it is a renewable source. Ethanol and butanol are the most common primary alcohols that can be synthesized from biomass and they are used (ethanol) or being envisioned to be used (butanol) as liquid biofuels. Biobutanol with a higher molecular weight than ethanol has some additional advantages over ethanol. Bio-butanol can be obtained through several routes like Oxo process, ABE fermentation and Guerbet alcohol synthesis. The objective of this thesis is to develop hydroxyapatite-based heterogeneous catalysts and screen them in Guerbet reaction of ethanol to butanol and other higher alcohols. Hydroxyapatites [Ca10(PO4)6(OH)2] with different Ca/P ratios were synthesized and characterized to study the structural, textural and acid-base properties. These catalysts were then screened for gas phase reaction of ethanol and good correlation was found between the Guerbet reaction and acid-base properties of these apatite catalysts. Also we could optimize the experimental conditions suitable for Guerbet reaction. Further Strontium apatites were synthesized by varying the calcium and strontium content. After well characterization of acid-base properties of these solids, ethanol reaction was performed over these strontium apatite catalysts using the above optimized conditions. It was found that at a particular amount of strontium content, selectivity to Guerbet alcohols reached maximum.

L'étude des propriétés structurales et électroniques des séries RMgSn et RMgPb (R = terre rare) a montré que la grande stabilité du type CeScSi est liée aux liaisons fortes T-X et R-X et à une bonne adaptation de la structure à la taille de l'élément R. Ces séries sont les premières isotypes de CeScSi à comportements antiferromagnétiques caractérisés par des structures complexes modulées en amplitude. Les nouveaux composés RTiGeBx (R = Y, Gd-Tm, Lu) cristallisent dans la structure YTiGeCx, une variante partiellement carburée de la structure CeScSi, et présentent une mise en ordre ferromagnétique à haute température localement perturbée par les atomes de bore. Par diffraction neutronique, la mise en ordre antiferromagnétique du sous-réseau de chrome dans le composé type ThCr2Si2 a été observée pour la première fois. UCr2Si2 ne présente quant à lui qu'une mise en ordre antiferromagnétique du sous-réseau d'uranium. Le nouveau carbure UCr2Si2C cristallise dans la structure CeCr2Si2C et présente, à l'inverse des autres RCr2Si2C, un ordre antiferromagnétique du sous-réseau de chrome. Les nouveaux composés RCr3Si2C (R = Y, Gd-Tm, Lu, U) cristallisent dans une nouvelle structure-type de groupe d'espace P6/mmm et de paramètres a ~ 9 Å et c ~ 4 Å. Des calculs de structures électroniques ont permis d'expliquer la stabilité de cette structure. Dans le contexte de la recherche sur la magnétoréfrigération, l'étude des composés R6Mn23 (R = Gd-Tm) a été entreprise. Ils présentent un effet magnétocalorique d'intensité modérée mais s'étendant sur un très large intervalle en température. De nombreuses substitutions montrent que ces caractéristiques peuvent être facilement ajustées. / The structural and electronic properties study of the RMgSn and RMgPb (R = rare-earth) series allowed to show that the great stability of the CeScSi-type is related to strong T X and R-X bonds and to good structure adaptation to the size of the element R. These series represent the first two examples of CeScSi-type compounds with antiferromagnetic behaviors characterized by complex modulated magnetic structures. The new RTiGeBx (R = Y, Gd-Tm, Lu) compounds crystallize in the YTiGeCx-type structure, a partially carbon filled CeScSi-type. They exhibit ferromagnetic ordering at high temperature locally perturbed by the boron atoms. For the first time, neutron diffraction experiments evidenced an antiferromagnetic order of the chromium sublattice in the ThCr2Si2 compound, while UCr2Si2 exhibits only an antiferromagnetic ordering of the uranium sublattice. The new UCr2Si2C compound crystallizes in the CeCr2Si2C-type and presents, on the contrary of the other RCr2Si2C, an antiferromagnetic order of the chromium sublattice. The new RCr3Si2C (R = Y, Gd-Tm, Lu, U) compounds crystallize in the new YCr3Si2C-type structure with the space group P6/mmm and cell parameters a ~ 9 Å et c ~ 4 Å. Electronic structure calculations allowed to explain the structural stability. In the field of the magnetic refrigeration, the study of the R6Mn23 (R = Gd-Tm) compounds has been undertaken. These materials exhibit a moderate magnetocaloric effect over a broad temperature range. Many substitutions showed that these characteristics can be easily adjusted.

Hybrides nano /micrométriques de nanotubes de carbone (NTC) greffés sur microparticules d’alumina, microplaques de SiC ou nanoplaquettes de graphène (NPG) ont été utilisés comme renforts multifonctionnelles dans les composites à matrice polymère. Le NTCs utilisés étaient généralement sous forme de six branches symétriques et orthogonales sur microparticules sphériques d'Al2O3, mais d'une ou deux branches alignées verticalement sur les deux côtés de microplaques de SiC et de NPG. L’introduction des structures hybrides dans une matrice époxy permet d’améliorer la dispersion des NTC et l'interaction interfaciale entre les renforts et la matrice. Les propriétés mécaniques des composites ont été fortement améliorées avec une faible concentration de hybrides. La résistance électrique in situ des composites a atteint d’abord à sa valeur maximale et puis diminue avec la présence d'une déformation irréversible. Ce phénomène observé est complètement différent par rapport à ce des composites renforcé par NTC, c’est-à-dire, une augmentation monotone de la résistance jusqu'à leur rupture final. Les propriétés mécaniques et les comportements de self-sensing des composites dependent fortement de l'élancement de NTC de leur organisation et aussi des substrats. L'introduction des hybrides dans les composites renforcés par des fibres longues (verre) a démontré un grand potentiel pour développer des composites multi-échelles. Les études réalisées sur la matrice époxy renforcée par les hybrides bien dispersés avec une faible fraction ont montré des améliorations importantes des propriétés de flexion à 3 points et des propriétés thermo-mécaniques. Les réseaux conducteurs formés par hybrides nano/micrométriques permettent de suivre in situ l'évolution de l’état de dégradation des composites à matrice époxy renforcés par des tissus de verre sous contrainte appliquée. / Nano/micro multiscale hybrids with carbon nanotubes (CNTs) grown on the Al2O3 microparticles, SiC microplates or graphene nanoplatelets (GNPs) could serve as multifunctional reinforcements in the composites. The CNTs generally form into symmetric six-orthogonal branches on the spherical Al2O3, but vertically align on the flat surfaces of the SiC and GNP. The introduction of hybrids into the epoxy matrix endows uniform dispersion of CNTs as well as improved interfacial interaction between the reinforcements and matrix. Significantly enhanced mechanical properties of the composites were achieved at low hybrid concentration. The in situ electrical resistance of the composites initially increases to its maximum value and then begins to decrease with the appearance of irreversible deformation, which is different from the pristine CNTs filled composites only with monotonic increase of the resistance until their catastrophic fracture. The mechanical and self-sensing behaviors of the composites are found to be highly dependent on CNT aspect ratio, organization and the substrates. Besides, the introduction of hybrids into the traditional fiber-reinforced composites shows great promise in development of the high-performance multiscale composites. The epoxy matrix is toughed by the well dispersed hybrids at low fraction, resulting in improved flexural and thermomechancial properties. Besides, the conductive networks provided by the hybrids could be utilized as in situ damage sensors to monitor the damage evolution in the glass fabric/epoxy composite laminates under tensile loading.

Le marché des matériaux composites à matrice organique (CMO) pour la réalisation de pièces structurales "froides" (-55°C < T < Tamb) arrive à saturation et l’industrie aéronautique vise à utiliser les CMO tissés 3D dans les pièces structurales dites "chaudes" (50°C < T < 300°C) des avions (nacelles,turbomoteurs). Ces conditions environnementales peuvent entrainer des phénomènes de dégradation à long terme. L'action de l'environnement et la complexité de la microstructure peuvent conduire au développement de gradients de propriétés dans les matériaux. À haute température, la matrice polymère peut présenter un comportement complexe dépendant du temps. Il est donc nécessaire de mettre au point une technique expérimentale capable de caractériser le comportement du matériau en fonction du temps à l'échelle locale, pour saisir les gradients des propriétés. Ce travail propose la mise en place d'un essai cyclique d'indentation instrumentée pour répondre à ces questions.L'indentation instrumentée est une technique expérimentale qui a rencontrée un grand succès au cours des dernières années. Dans sa forme classique, développée pour les matériaux à comportement élasto-plastique, elle consiste à réaliser un seul cycle de charge/décharge pour en déduire la dureté du matériau et le module élastique d’indentation. Cette analyse n'est pas appropriée pour les matériaux présentant un comportement dépendant du temps, ce qui nécessite de développer une nouvelle méthode optimisée pour les matériaux polymères. Les méthodes d'indentation pour les matériaux polymères proposées dans la littérature (fluage, dynamique), sont limitées à certaines charges. L'essai cyclique d'indentation proposé dans ce travail vise à mettre en évidence la complexité du comportement du polymère. Il est dérivé des essais cycliques macroscopiques et emploi une méthode d’analyse similaire. La technique est développée sur un polymère thermoplastique, le PEHD, pour lequel la réponse cyclique macroscopique en traction et cisaillement est connue. En suivant l’évolution au cours du temps des principaux indicateurs du comportement cyclique (le module d'indentation,l’aire de la boucle d'hystérésis et l'accumulation du déplacement) pour différentes fréquences, il est possible de mettre en évidence la réponse du matériau et d'effectuer une comparaison qualitative avec le comportement macroscopique. Le protocole d'indentation cyclique est ensuite utilisé pour étudier les gradients de propriétés dans la résine époxy thermodurcissable PR520 soumise à un vieillissement thermique à 150°C sous air à pression atmosphérique (jusqu'à 1000h), sous 2 bar d’O2et de N2 (pour 400h). Il est montré que la cinétique d’évolution du module d'indentation et du déplacement n'est pas affectée par le vieillissement. Cependant, leurs valeurs absolues varient de la surface au cœur du polymère, ce qui indique la présence de gradients. L'hystérésis du premier cycle est différente à travers le gradient, mais à partir du deuxième cycle, l'hystérésis est similaire pour toutes les conditions de vieillissement et les distances de la surface exposée. Les résultats obtenus sur des échantillons vieillis sous 2 bar d’O2 et de N2 permettent de conclure que la cinétique de vieillissement n'est pas de la pure thermo-oxydation. La méthode d'indentation cyclique est ensuite appliquée pour caractériser le comportement de la matrice époxy PR520 dans un composite tissé 3D,à l'état vierge et vieilli à 150°C sous air à pression atmosphérique. L'étude du composite à l'état vierge révèle que le comportement de la matrice polymère à proximité de la surface externe est différent de celui situé dans les zones internes du composite et du polymère pur. La comparaison entre le polymère pur et la matrice à l’état vieilli montre que les gradients de propriétés induits par l'environnement sont similaires. / The market of organic matrix composite (OMC) materials for the realisation of “cold” (-55°C < T < RT) structural parts is going towards saturation and aircraft manufacturers foresee the employment of 3D reinforced OMC in “warm” (50°C < T < 300°C) aircraft structural parts (nacelles, turbo-engines). These environmental conditions may lead to degradation phenomena over long time. The action of environment and the complexity of the material microstructure may lead to the development of material property gradients. At high temperature, the organic polymer matrix may exhibit complex time-dependent behaviour. Therefore, there is a need to develop an experimental technique able to characterise the material behaviour at local scale and to capture material gradients and time-dependent behaviour. The present work proposes the development of a cyclic instrumented indentation test to tackle all these issues. Instrumented indentation is a popular testing technique: its basic version, appropriate for elasto-plastic materials, includes the realisation of a single loading/unloading test, the measurement of the material hardness through the analysis of the indentation print, and the analysis of the unloading curve based on the assumption of elastic unloading behaviour to obtain the indentation modulus. This analysis is inappropriate for materials exhibiting time-dependent behaviour, which leads to the need of a new method optimized for polymer materials.Several indentation methods are available for polymer materials (indentation creep, nanoDMA), but are limited to some specific loadings. The instrumented indentation cyclic test proposed in this work tries to emphasize the whole complexity of the polymer behaviour, is inspired by macroscopic cyclic tests and is analysed similarly. The technique is first set up and developed by testing a HDPE thermoplastic polymer, for which the response to macroscopic cyclic tension and shear loading isknown. By following, at different frequencies, the evolution with time (with cycles) of the principal indicators of the cyclic behaviour – that is, the indentation modulus, the hysteresis loop area and the indentation depth accumulation - it is possible to highlight the time-dependent response of the material and to perform a proper – though qualitative - comparison with the macroscopic behaviour. The cyclic indentation protocol is then employed to study the material gradients in a thermoset PR520epoxy resin subjected to thermal aging at 150°C under air at atmospheric pressure (up to 1000h), 2 barO2 (for 400h) and N2. It is shown that the evolution with cycles of the indentation modulus and the cyclic creep is not affected by thermal aging. However, their absolute values vary from the surface to the core of polymer indicating the presence of gradients. The hysteresis of the first cycle is different through the gradient: from the second cycle, however, the hysteresis is similar for all aging conditions and distances from the exposed surface. Moreover, the time-dependent behaviour stays unchanged. Results from samples aged under 2 bar O2 and 2 bar N2 allow to conclude that the aging kinetics is not related to pure thermo-oxidation phenomena. The cyclic indentation method is finally applied to characterise the behaviour of PR520 epoxy matrix within a 3D interlock textile composite, in its virgin state and thermally aged at 150°C under air at atmospheric pressure (up to 1000h). The polymer inlarge matrix pockets between the fibrous reinforcements is studied in this work, so the constrainingeffect coming from the reinforcement is negligible. The study of the composite in virgin state revealsthat the behaviour of polymer matrix close to the external surface is different from that located ininternal zones of the composite and from the neat polymer. The comparison between the thermallyaged neat polymer and matrix in internal zones of the composite shows that the environment-inducedproperty gradients are similar.