L'accès aux soins dentaires est devenu, au cours de ces dernières années, un service de plus en plus demandé par la population. En particulier, la pose d'un implant, destiné à remplacer une dent manquante, en recréant une racine artificielle, devient un acte de plus en plus courant. Une des principales sources de complications entrainant l'échec de la pose d'un implant est une maladie inflammatoire : la péri-implantite. Cette maladie induit la perte des os de soutien dans les tissus entourant l'implant fonctionnel. Actuellement, il n'existe pas d'implant prévenant ces infections bactériennes, seuls des traitements curatifs sont proposés. Le développement d'un traitement antibactérien implantaire apparaît alors comme une solution préventive pertinente pour limiter les complications post-opératoires et représente un défi de santé publique. Pour parvenir à cet objectif, dans ce travail de thèse, plusieurs solutions pour préparer un revêtement implantaire bioactif ont été étudiées et évaluées. Elles sont toutes basées sur le recouvrement d'une surface modèle de titane par un polymère naturel bioactif, le chitosane. Le greffage du biopolymère au substrat a été réalisé via une liaison covalente en utilisant un agent de couplage. Les différentes étapes de la synthèse du revêtement ainsi que ses propriétés biologiques ont été caractérisées à l'aide de techniques d'analyses de chimie de surface, par des études de tenue et de restitution du biopolymère en milieu acide ainsi que par des études in vitro de l'activité antibactérienne et des propriétés biologiques des revêtements. Les résultats de ce travail ont permis de sélectionner le revêtement bioactif possédant les meilleurs propriétés pour l'application visée, notamment en raison de sa tenue en milieu acide et de son activité antibactérienne en présence des bactéries communes / In the past years, population requirement for dental care service increased. More precisely, replacement of missing tooth using dental implant is now a common intervention. As implant provides an artificial root, this procedure is permanent. The failure of the placement procedure is mainly due to an inflammatory disease: peri-implantitis. This disease leads to the death of bone tissues surrounding the dental implant. Today only curative solutions are available, and no implants can prevent bacterial development. It appears that preventing post-surgical complications by designing antibacterial implants is now a public health issue. To achieve this goal, we evaluate in this thesis different solutions to design bioactive implant coatings. We focused our work on coating of a model titanium surface by a bioactive polymer: chitosan. Polymer binding on the substrate is achieved by covalent link using a coupling agent. We described each step of the coating synthesis and characterized its biological properties using both surface chemistry analysis and cell biology techniques. We studied its behavior in an acid environment and analyzed its biological and antibacterial properties in vitro. Results of this work were used to select the bioactive coating with the best properties for the intended application, particularly due to its resistance in acidic condition and its antibacterial activity against common bacteria

Dans les dernières décennies, le design de matériaux renouvelables est devenu une préoccupation majeure. Découvrir de nouveaux monomères biosourcés pour les plastiques est un enjeu important pour la transition vers des matériaux plus verts. L’isosorbide (ISO), diol secondaire aliphatique, biosourcé, est donc étudié en tant que monomère pour la synthèse de compositions polyuréthanes, notamment thermoplastiques et revêtements. Il pourrait notamment fournir une alternative à l’utilisation de 1,4-butanediol (BDO). Dans une première partie, l’isosorbide est utilisé en tant qu’allongeur de chaîne pour la synthèse de matériaux élastomères, en combinaison avec le 4,4'-diisocyanate de diphénylméthylène (MDI) et différents macrodiols dont notamment la polycaprolactone (PCL), le polytetrahydrofurane (PTMEG) et un oligoester dérivé d’huiles végétales (FADM). L’analyse thermo-mécanique des matériaux obtenus permet de montrer que les segments rigides à base d’ISO et de MDI sont moins favorables à la cristallisation que ceux à base de BDO et sont en général plus miscible avec la phase souple. Cependant, cet effet peut être contrôlé par le choix judicieux de la phase souple en combinaison des segments rigides MDI/ISO. Dans une seconde partie, l’isosorbide est incorporé dans des compositions thermoplastiques à base d’isocyanate d’isophorone (IPDI). Les matériaux montrent une microstructure différente selon le macrodiol utilisé. Les compositions à base de FADM sont séparées alors que celles à base de PTMEG sont plus homogènes. Cependant les propriétés mécaniques de ces matériaux sont pauvres car une longueur de chaîne permettant l’apparition d’enchevêtrements n’a pas été atteinte. Dans une dernière partie, des agents de réticulation sont ajoutés aux compositions à base d’IPDI et d’ISO afin d’obtenir des revêtements polyuréthanes réticulés sur substrats acier. Des tests menés par voie solvant ont permis d’obtenir une composition à bas taux de composants volatiles et en utilisant un solvant non-toxique. Les revêtements obtenus ont été caractérisé mécaniquement et l’ISO semble améliorer l’adhérence et la résistance à l’impact. Ce travail démontre que l’isosorbide a le potentiel pour devenir un composant très utile pour la formulation de bio-polyuréthanes, et il peut aussi être utilisé avec des composants non conventionnels pour obtenir des matériaux innovants tels que ceux obtenus avec l’IPDI ou les isocyanates biosourcés. Des applications dans le secteur automobile, pharmaceutique, de l’habillement ou du sport sont envisageables. / In the recent years, renewable material design has become a key issue. Finding new bio-sourced monomers for plastics is a major concern for transition toward greener materials. Isosorbide (ISO), a bio-sourced and aliphatic secondary diol, is thus studied as a monomer for polyurethane composition synthesis, especially thermoplastics and coatings. It could be a valuable replacement for the use of 1,4-butanediol (BDO). In a first part, isosorbide is used as a chain extender for the synthesis of elastomeric materials, in combination to 4,4'-diphenylméthylenediisocyanate (MDI) and various macrodiols such as polytetrahydrofurane (PTMEG) and an oligoester derived from vegetable oils (FADM). Thermomechanical analysis of the obtained materials has shown that hard segments based on ISO and MDI are less favorable to crystallization than the one based on MDI and BDO, and are generally more miscible with the soft phase. However, this effect can be controlled by the proper choice of the soft phase combined to the hard segments based on MDI/ISO. In a second part, isosorbide was added in thermoplastic compositions based on isophorone diisocyanate (IPDI). Those materials have a different microstructure depending on the used macrodiol. Compositions based on FADM show phase segregation while those based on PTMEG are more homogeneous. However, mechanical properties of those materials were poor as a chain length allowing the appearance of chain entanglements was not reached. In a last part, cross-linkers were added to IPDI and ISO-based compositions in order to obtain cross-linked polyurethane coatings for steel substrates. Tests carried out in solvent-phase have allowed to design a composition with low ratio of volatile components, and the use of a non-toxic solvent. Obtained coatings were mechanically and thermally characterized, and ISO seems to enhance adhesion and impact resistance. This work shows that isosorbide could become a very useful building block for design of bio-polyurethanes, and that it can also be used with non-conventional building blocks to obtain innovative materials such as those made from IPDI. Applications in automotive, pharmacology, clothing or sport are possible.

Les revêtements polymères stimuli-sensibles permettent d'ajuster les propriétés de surface par des stimuli externes (i.e. des variations des conditions environnementales) via des changements dans leur conformation physique, la chimie de surface, ou les deux. Cette capacité permet leur utilisation comme éléments fonctionnels dans les nanotechnologies tels que des valves dans les dispositifs microfluidiques, comme lubrifiants, ou comme substrats pour la culture de tissus biologiques. Cependant, de tels revêtements souffrent généralement d'un inconvénient majeur, afin de déclencher un changement de la conformation physique du revêtement polymère (gonflement) via un stimulus, il est nécessaire de changer au moins une de ses propriétés physico-chimiques qui produit des variations simultanées des propriétés de surface (i.e. potentiel de surface, adhésion). Ce travail vise à surmonter cette limitation en étudiant une nouvelle génération de revêtements hiérarchiques fonctionnels dont les propriétés physiques et la chimie de surface peuvent être modulées indépendamment et de manière réversible en utilisant différents stimuli tels que la température et le pH. Les revêtements hiérarchiques sont constitués de matrices des microgels à base de poly-(N-isopropylacrylamide) bidimensionnelles fonctionnalisés en surface avec des polymères dont les dimensions caractéristiques et les propriétés de surface peuvent être contrôlées indépendamment par différents stimuli en fonction des propriétés de surface souhaitées. Ce travail démontre que les dimensions caractéristiques (i.e. diamètre hydrodynamique, épaisseur de couche) peuvent en effet être contrôlées sans affecter les propriétés de surface (i.e. potentiel de surface, adhérence) des réseaux de microgels fonctionnalisés. La réactivité des revêtements fonctionnels a été étudiée à l'aide de la Diffusion Dynamique de la Lumière et de l'Appareil de Forces de Surface permettant de déterminer avec précision l'adhésion, la friction, le potentiel de surface, le diamètre hydrodynamique et l'épaisseur de la couche sous différents stimuli. Enfin, la capacité de ces substrats fonctionnels pour produire un détachement cellulaire déclenché par des stimuli dans le cadre de la culture cellulaire a été étudiée. / Stimuli-responsive polymer coatings enable surface properties to be tuned by external stimuli (i.e. variations of environmental conditions) via changes in their physical conformation, surface chemistry, or both. This capacity enables their use as functional elements in nanotechnologies such as valves in microfluidic devices, as lubricants, or as substrates for culture of biological tissues. However, such coatings usually suffer from a major shortcoming, in order to trigger a change in the physical conformation of the polymer coating (swelling) via a stimulus, it is necessary to change at least one of its physicochemical properties which results in simultaneous variations of the surface properties (i.e. surface potential, adhesion). The present work aims to overcome this limitation by investigating a new generation of responsive hierarchical coatings whose physical properties and surface chemistry can be tuned independently and reversibly using different stimuli such as temperature and pH. The hierarchical coatings consist of two-dimensional poly-(N-isopropylacrylamide) microgel arrays surface-functionalized with polymers whose characteristic dimensions and surface properties can be independently controlled by different stimuli according to the desired surface properties. This work shows how the characteristic dimensions (i.e. hydrodynamic diameter, layer thickness) can indeed be controlled without affecting the surface properties (i.e. surface potential, adhesion) of the functionalized microgel arrays. The responsiveness of the functional coatings was investigated using Dynamic Light Scattering and the Surface Forces Apparatus allowing adhesion, friction, surface potential, hydrodynamic diameter, and layer thickness to be accurately determined under different stimuli. Finally, the ability of these coatings as functional substrates to produce stimuli-triggered cell detachment during cell culture was studied.

Dans le contexte environnemental actuel, le photovoltaïque bénéficie de l'augmentation des efforts de recherche dans le domaine des énergies renouvelables. Pour réduire le coût de la production d'électricité par conversion directe de l'énergie lumineuse en électricité, le photovoltaïque concentré est intéressant. Le principe est de concentrer une grande quantité d'énergie lumineuse sur des petites surfaces de cellules solaires multi-jonction à haute efficacité. Lors de la fabrication d'une cellule solaire, il est essentiel d'inclure une méthode pour réduire la réflexion de la lumière à la surface du dispositif. Le design d'un revêtement antireflet (ARC) pour cellules solaires multi-jonction présente des défis à cause de la large bande d'absorption et du besoin d'égaliser le courant produit par chaque sous-cellule. Le nitrure de silicium déposé par PECVD en utilisant des conditions standards est largement utilisé dans l'industrie des cellules solaires à base de silicium. Cependant, ce diélectrique présente de l'absorption dans la plage des courtes longueurs d'onde. Nous proposons l'utilisation du nitrure de silicium déposé par PECVD basse fréquence (LFSiN) optimisé pour avoir un haut indice de réfraction et une faible absorption optique pour l'ARC pour cellules solaires triple-jonction III-V/Ge. Ce matériau peut aussi servir de couche de passivation/encapsulation. Les simulations montrent que l'ARC double couche SiO[indice inférieur 2]/LFSiN peut être très efficace pour réduire les pertes par réflexion dans la plage de longueurs d'onde de la sous-cellule limitante autant pour des cellules solaires triple-jonction limitées par la sous-cellule du haut que pour celles limitées par la sous-cellule du milieu. Nous démontrons aussi que la performance de la structure est robuste par rapport aux fluctuations des paramètres des couches PECVD (épaisseurs, indice de réfraction).

In this work, the nano-structured components of solid oxide fuel cells have been produced, using radio frequency (RF) solution or suspension plasma spraying processes. The emerging technology of suspension plasma spraying was explored to produce thin and gas tight nano-structured solid oxide fuel cells electrolytes, which in an effort to develop a cost-effective and scalable fabrication technique for high performance solid oxide fuel cells (SOFCs). Glycine-nitrate process (GNP) produced cerium oxide (CeO[subscript 2]) and gadolinium oxide (Gd[subscript 2]O[subscript 3]) nano-powders were used to prepare suspensions and then separately injected to form composite GDC electrolyte coatings. A dynamic mask system has been developed to control the heating effects of a high-temperature plasma deposition process. The experimental results of the nano-structured SOFCs GDC electrolytes production by means of a RF suspension plasma spraying process using the newly proposed mask were compared to the ones without mask. The potential of this deposition technique to improve the electrolyte coating uniformity and to reduce the coating porosity was demonstrated. SOFCs anodes require long triple phase boundary (TPB) and appropriate gas diffusion pass for the fast transport of both fuel and exhaust gases, but the area where gas diffusion passes are especially required would be different from the area suitable for electrochemical reaction in the anodes. Functionally graded anodes in both composition and porosity have been proposed to fulfill the anodic functions in adequate anodic areas. On the basis of the optimized spraying conditions and the laboratory-developed solution feeding system, NiO-GDC functionally graded nanostructure anodes were prepared using solution plasma spraying (SolPS) process. Then the microstructure and material composition of the anodes were analyzed. A graded distribution in contents of both nickel and GDC was confirmed in the coating. Field emission scanning electron microscopy (FESEM) observation exhibited a continuous variation in porosity from 35% to 9% along the direction across the coating thickness. The functionally graded anodes deposited by SolPS process may minimize the thermal expansion mismatch between SOFC components and increase the length of triple phase boundary, which should lead to the improvement of the anodic performances. The successful fabrication of the functionally graded nano-structural electrodes as well as dense electrolyte coatings represents an opportunity for the Centre de Recherche en Énergie, Plasma et Électrochimie (CREPE) to fabricate the fully integrated nano-structured SOFC using solution and suspension plasma spraying processes.

Nous étudions les triangulations dans des espaces de courbure négative constante, en théorie et en pratique. Ce travail est motivé par des applications dans des domaines variés. Nous considérons les complexes de Delaunay et les diagrammes de Voronoï dans la boule de Poincaré, modèle conforme de l'espace hyperbolique, en dimension quelconque. Nous utilisons l'espace des sphères pour la description des algorithmes. Nous étudions aussi les questions algébriques et arithmétiques et observons que les calculs effectués sont rationnels. Les démonstrations sont basées sur des raisonnements géométriques et n'utilisent aucune formulation analytique de la distance hyperbolique. Nous présentons une implantation complète, exacte et efficace en dimension deux. Le code est développé en vue d'une intégration dans la bibliothèque CGAL, qui permettra une diffusion à un large public. Nous étudions ensuite les triangulations de Delaunay des surfaces hyperboliques fermées. Nous définissons une triangulation comme un complexe simplicial afin de permettre l'adaptation de l'algorithme incrémentiel connu pour le cas euclidien. Le cœur de l'approche consiste à montrer l'existence d'un revêtement fini dans lequel les fibres définissent toujours une triangulation de Delaunay. Nous montrons une condition suffisante sur la longueur des boucles non contractiles du revêtement. Dans le cas particulier de la surface de Bolza, nous proposons une méthode pour construire un tel revêtement, en étudiant les sous groupes distingués du groupe fuchsien définissant la surface. Nous considérons des aspects liés à l'implantation. / We study triangulations of spaces of constant negative curvature -1 from both theoretical and practical points of view. This is originally motivated by applications in various fields such as geometry processing and neuro mathematics. We first consider Delaunay complexes and Voronoi diagrams in the Poincaré ball, a conformal model of the hyperbolic space, in any dimension. We use the framework of the space of spheres to give a detailed description of algorithms. We also study algebraic and arithmetic issues, observing that only rational computations are needed. All proofs are based on geometric reasoning, they do not resort to any use of the analytic formula of the hyperbolic distance. We present a complete, exact, and efficient implementation of the Delaunay complex and Voronoi diagram in the 2D hyperbolic space. The implementation is developed for future integration into the CGAL library to make it available to a broad public. Then we study the problem of computing Delaunay triangulations of closed hyperbolic surfaces. We define a triangulation as a simplicial complex, so that the general incremental algorithm for Euclidean Delaunay triangulations can be adapted. The key idea of the approach is to show the existence of a finite-sheeted covering space for which the fibers always define a Delaunay triangulation. We prove a sufficient condition on the length of the shortest non-contractible loops of the covering space. For the specific case of the Bolza surface, we propose a method to actually construct such a covering space, by studying normal subgroups of the Fuchsian group defining the surface. Implementation aspects are considered.

Comme une sorte de revers de la médaille, la fin des « Trente Glorieuses » est marquée par la reconnaissance de la problématique environnementale et les crises pétrolières des années 1970. La première grande conférence de l'ONU consacrée à l'environnement humain à Stockholm en 1972 se déroule dans contexte où scientifiques, industriels et politiques s'interrogent sur les modalités permettant de créer un nouveau modèle de société. De la croissance « vertes » en passant par la décroissance, les propositions ne manquent pas. Depuis le Sommet de la Terre de Rio en 1992, c'est du côté du changement technique, de l'innovation et des industriels que tous les regards sont rivés aujourd'hui. Seulement, la doctrine de l'innovation environnementale et les méthodes en matière d'éco-conception restent fragiles.Depuis la Révolution industrielle, le secteur des revêtements de sol résilients, ou souples, accompagne l'évolution des modes de vie au sein des habitations et représente un symbole d'une société de consommation de masse. Aux proies aux controverses, nous nous proposons de décrire comment les industriels de ce secteur gèrent et intègrent la pression environnementale ; et en particulier comment, de fait, mobilisent-ils le processus d'innovation environnementale pour résister à cette pression. / As a kind of a flipside of the coin, the end of the "Thirty Glorious Years" is marked by the recognition of environmental issues and the oil crises of the 1970s The first major UN conference dedicated to the Human Environment in Stockholm 1972 takes place in context where scientists, industrialists and politicians are questioning the methods for creating a new model of society. To The “Green Growth” to “degrowth”, proposals abound since this last decade. Since the Earth Summit in Rio in 1992, technical change, innovation and industry are the center of attention. But the doctrine of environmental innovation and methods for eco-design are still fragile.Since the Industrial Revolution, the sector of resilient floorings follows lifestyles whilst keeping its symbol of a society of mass consumption. Prey to controversies, we propose to describe how the industry manage and integrate environmental pressure; and especially how they mobilized the process of environmental innovation to withstand pressure.

Le domaine automobile utilise des alliages légers d’aluminium dans la fabrication des pièces volumineuses du moteur thermique afin d’améliorer son rendement énergétique. Cependant, leurs propriétés sont insuffisantes pour pouvoir faire face aux contraintes thermomécaniques du moteur en service qui requièrent des matériaux à haute performance. Une solution innovante est l’application d’un revêtement par projection par gaz froid dite « cold spray » à base d’acier inoxydable AISI 316L aux dimensions et aux propriétés adaptées aux sollicitations locales. Ce procédé repose sur la projection à haute vitesse de particules de poudre sur un substrat, qui, déformées en « splats » à l’impact, adhérent pour créer un revêtement. Cette étude a pour ambition de comprendre les mécanismes d’endommagement thermomécanique de revêtements cold spray composites à base de 316L. Pour cela, les étapes de l’élaboration des revêtements, les paramètres de projection et les poudres de l’étude sont détaillés. Des revêtements de 316L pur sont réalisés ainsi que des analyses microstructurales par microscopie optique, MEB, chimiques par EDX et cristallographiques par EBSD et DRX, afin d’étudier l’influence du procédé cold spray sur la poudre initiale. Les interfaces entre les splats, constituants majeurs dans la cohésion des revêtements, sont étudiées en détail au MET. Puis, des éléments d’addition moins durs de cuivre et plus durs d’alliage de nickel Tribaloy 700 (Ni700), sont incorporés dans les mélanges de poudres avec l’acier afin de créer des revêtements composites. La modification de la microstructure et de la qualité des interfaces par la création de matériaux composites est alors abordée. Enfin, ces matériaux sont éprouvés et comparés grâce à des essais quasi statiques de dureté et de traction, et dynamiques d’impact-glissement. Les résultats et les observations locales de la réponse de la microstructure à ces sollicitations macroscopiques permettront d’envisager les mécanismes d’endommagement de ces revêtements cold spray. / Aluminum alloys are commonly used in the automotive industry for lightening and power gain of thermal engines. However, thermomechanical properties are not often high enough to undergo the in-service stresses while the engine is running. High performance materials are needed. A novel approach to reach these high performances is to develop specific coatings using the cold spray route. This thermal spray process is based on the plastic deformation of sprayed powders at a supersonic velocity onto a substrate resulting in so called « splats » and stick to the surface. In this thesis, thermomechanical damage of cold-sprayed 316L-matrix composite coatings are studied. Prior to the study of composites, the elaboration steps of 316L in the cold spray coatings are established. Powder and coatings are studied to determine the influence of the cold spray process. Microstructural analyse involved optical microscopy, SEM, chemical analysis EDX and image analysis. Cristallographic analyse were performed by EBSD and DRX. Interfaces between splats are specifically studies by TEM. These consist of a crucial actor in the cohesion of coatings. Then, softer powder of Cu and harder powder of Ni700 are mixed with 316L and cold sprayed to build composite coatings. Their influence on the microstructure through the creation of new interfaces is observed. Last but not least, mechanical properties of the different coatings are compared. Hardness and tensile tests are used for quasi-static loading characterization whereas impact-sliding tests are used for dynamic loading characterization. Results and the local observation of the microstructural response to these macroscopic loadings give an insight into major damage mechanisms of cold sprayed composite coatings.

La réalisation de revêtements métalliques en surface de matériaux composites à matrice organique est possible par le procédé cold spray. La construction de tels revêtements à partir de particules de cuivre sur un substrat contenant des fibres de carbone n'a pu aboutir que grâce à l'ajout d'une poudre polymère. Malgré son rôle dans la construction des dépôts, le polymère présente le désavantage d'être un très bon isolant électrique ayant, de ce fait, une influence très néfaste sur la conductivité des dépôts cold spray. Ces travaux ont donc été concentrés sur l'étude de l'influence de la microstructure de ces dépôts sur leur conductivité électrique. Plusieurs poudres de cuivre ont été mélangées dans diverses proportions avec du PEEK, un polymère thermoplastique. La projection cold spray de ces mélanges a abouti à la formation de dépôts homogènes sur les substrats composites. L'influence des caractéristiques des poudres et des paramètres de projection sur les caractéristiques des dépôts a été étudiée. De même, la déformation du PEEK lors de la projection a été analysée car elle joue un rôle important dans la construction du dépôt. L'étude des propriétés mécaniques du PEEK et des conditions de projection ont permis de simuler sa déformation. Dans la microstructure du dépôt, la présence du PEEK limite les contacts entre les particules de cuivre, abaissant fortement la conductivité électrique des dépôts. Un modèle morphologique de la microstructure a été développé afin d'étudier l'influence de la morphologie de la phase de cuivre sur la conductivité des dépôts. Ce modèle a permis de simuler des microstructures présentant diverses morphologies en 3 dimensions. Il ouvre ainsi la possibilité d'étudier numériquement l'influence de la morphologie de la microstructure des dépôts sur leur conductivité électrique. La conductivité a été mesurées expérimentalement sur des échantillons de dépôt. Un mélange de poudre et des paramètres optimaux ont alors pu être identifiés pour obtenir un dépôt cold spray sur un substrat composite à matrice organique avec une conductivité satisfaisante mais encore inférieure à celle du cuivre massif. / The Cold Spray process allows to manufacture metallic coatings onto Carbon Fiber-Reinforced Composite (CFRP). This process relies on the spraying of high-velocity powder particles to result in high deformation and build up to form a dense coating. However, forming a coating made of copper particles onto a substrate containing carbon fibers was achieved out only by mixing metallic powder with a polymer powder. Although the polymer allow to build up the coating onto CFRP, it is highly electrically insulating. It would therefore decrease the electrical conductivity of the coating drastically. Investigations were carried out on the influence of the coatings microstructure on electrical conductivity. Various copper powders, with different morphologies, granulometry and oxygen contents were mixed with PEEK powder, i.e. a thermoplastic polymer. Cold spray of these powders leads to homogeneous coatings onto CFRP. The characteristics of these coatings were studied as a function of the influence of powder characteristics and spraying parameters. The deformation of the PEEK was also investigated as it governed the build up of the coating. Mechanical testing of PEEK samples and in-situ spraying measurements were performed to feed impact simulations. Then, simulated and experimental impact morphologies of copper particles onto PEEK were compared. The PEEK behavior under impact also prevented sound contacts between copper particles, which decreased the coatings electrical conductivity significantly. A morphological model of the microstructure of the coating was developed to reproduce microstructures in 3D numerically. It allows to investigate numerically the influence of the copper phase morphology on coating conductivity. This conductivity was measured experimentally for various starting copper powders. A carefully selected blend of copper and PEEK powders and optimized spraying parameters lead to homogeneous coatings onto CFRP with an acceptable electrical conductivity but still below bulk copper conductivity.

La durabilité des piles à combustible à membrane échangeuse de protons, jugée à l’heure actuelle insuffisante, est principalement liée à la dégradation des supports de catalyseur cathodiques carbonés. Afin d’augmenter cette durabilité, un fin revêtement de dioxyde d’étain est effectué sur différents types de carbone (nanotubes, noirs et aérogel de carbone). L’objectif est d’obtenir un matériau alliant la morphologie et la conductivité électrique des carbones avec la stabilité thermodynamique du dioxyde d’étain. Plusieurs types de carbone avec des propriétés intrinsèques différentes ont été choisis afin d’avoir un large un panel de textures et de structures. Dans ces travaux de thèse, des études expérimentales ont été effectuées dans le but d’obtenir des revêtements d’oxyde d’étain fins, homogènes et couvrants. Ces études ont mis en l’avant l’influence primordiale de la texture et de la structure du carbone, mais aussi de la valeur du pH du milieu réactionnel sur la qualité et la quantité de revêtement. Il a aussi été montré que les mécanismes de transformation du précurseur en dioxyde d’étain dépendent de la valeur de ce pH. En améliorant les interactions entre la surface des carbones et des espèces réactives, il a été possible dans certains cas de diminuer grandement la quantité de précurseur tout en améliorant la qualité du revêtement. Les dépôts de nanoparticules de platine effectués sur des aérogels de carbone bruts et revêtus ont mis en avant un comportement différent du platine qui a tendance à s’agglomérer lorsqu’il est en contact avec le dioxyde d’étain. Les performances initiales ainsi que la durabilité des électrocatalyseurs en fonction de deux tests de vieillissement accéléré (classique ou démarrage/arrêt) ont ensuite été discutées, mettant en avant des résultats mitigés. / The proton exchange membrane fuel cell’s lifespan is insufficient because of the degradation of carbon used as cathodic catalyst supports. In order to reduce this degradation, a thin tin dioxide coating is synthesized on the surface of different carbonaceous materials (nanotubes, carbon blacks and aerogel). The aim is to combine the morphology and the electric conductivity of the carbon with the thermodynamic stability of the tin dioxide. Carbonaceous materials with different intrinsic properties are chosen for this study to test a wide range of textures and structures. Experimental studies were carried out in order to synthesize a thin, homogeneous and covering tin dioxide coating. The major influences of the texture and structure of carbonaceous materials but also the influence of the pH value on the quantity and quality of the coating are highlighted. It turns out that the mechanism of formation of tin dioxide depends on this pH value. Thanks to the improvement of the interactions between the carbon surface and the reactive species, it was possible, in some cases, to reduce drastically the quantity of precursor. Platinum nanoparticles deposition performed on various materials (raw or coated carbon aerogel) highlights a different platinum behavior. In fact, on the tin dioxide surface, nanoparticles tend to agglomerate together instead of making a homogeneous dispersion. Then, the initial performances and the durability of electrocatalysts tested with two accelerated stress tests (load protocol or start/stop protocol) are evaluated, spotlighting mitigate results.