Le trempage est un procédé permettant de retirer autour d'un objet ou d'un moule une fine couche de matière après immersion de ce dernier dans un bain de liquide. Ce procédé est largement employé dans diverses industries telles que dans des applications protectrices ou de décorations ou encore pour obtenir des objets de formes creuses (implants mammaires, gants, préservatifs ou gélules). L'avantage du trempage est qu'il est très simple d'utilisation ; cependant, il est difficile de contrôle l'épaisseur extraite et sa répartition autour de l'objet. L'objectif de cette thèse est de modéliser numériquement ce procédé pour ensuite être capable de prédire l'épaisseur extraite et sa répartition autour du moule. Pour cela, la modélisation s'est faite en résolvant les équations mécaniques et thermiques dans le bain à l'aide d'une approche Lagrangienne par éléments finis accompagnée de remaillage. La tension de surface, force importante puisqu'elle permet entre autre d'éviter des instabilités en surface, a été intégrée grâce à une méthode basée sur la reformulation de la courbure à l'aide de l'opérateur de Laplace-Beltrami. Pour enrichir la modélisation, une série d'expérimentation ont également été menées pour caractériser les fluides employés.

L’intégration 3D est la suite de l’évolution de la microélectronique vers la miniaturisation à haute performance. Les pièces à pas fins permettent la conception de produits dits 3D (ou 2.5D) qui maximisent l’espace pour les données et accélèrent les transferts, tout en minimisant l’espace physique et l’énergie requise par le dispositif. Le procédé de fabrication le plus largement utilisé est celui de puces à protubérances inversées (ou flip-chip) et il implique l’alignement de la puce sur son substrat à l’aide d’une tête automatisée. Le procédé de puces inversées est particulier du fait que les puces comportent une matrice d’interconnexions couvrant la majorité de leur surface, en comparaison au procédé de fils soudés (wire bond) où les connexions sont en périphérie des puces. Elles doivent donc être renversées pour être placées pour la soudure. Le rôle primaire du flux est de s’assurer que les boules de soudure sont bien désoxydées avant l’étape de brasure afin de garantir la qualité et la conductivité de cette dernière. L’objectif de la recherche était de trouver un flux trempable qui satisfasse aux exigences des produits à pas fins soudés par thermocompression. Pour ce faire, les flux candidats ont été caractérisés tant sur le volet physico-chimique que sur le volet des phénomènes visco-inertiels en trempage. Cette caractérisation a permis de prédire le comportement des flux en trempage pour leur mouillabilité et la quantité de flux retirée, ainsi que la température où survenait un changement structurel important dans le flux, indiquant le moment où la réaction chimique de désoxydation culminait. La partie sous-jacente de l’objectif du projet devait aussi s’assurer de la compatibilité du nouveau flux avec les étapes d’encapsulation suivantes. Dans un tel procédé, cela signifiait la propreté après lavage, la compatibilité avec l’agent de remplissage époxy qui protège les pièces, l’ajout du capot métallique et les tests de fiabilité. Des trois candidats de flux testés, un seul a été choisi pour valider la méthode de trempage développée au travers des tests de fiabilités. Ces tests n’ont démontré aucune défaillance électrique et une fiche parfaite pour le test accéléré en humidité et température sous tension (HAST). Le test en cyclage thermique a fait apparaître des défauts mineurs sur 12% des pièces du flux choisi et d’un flux témoin.

La fabrication d'une nouvelle capsule v��g��tale a ��t�� r��alis��e au cours de ce travail en utilisant deux biopolym��res bien connus: les amidons et les carragh��nanes. En relation avec les param��tres du proc��d�� industriel existant, les structures et les propri��t��s de ces deux polysaccharides �� l'��tat liquide et gel ont ��t�� d��termin��es en utilisant principalement des outils rh��ologiques. En appliquant des contraintes de cisaillements sur les empois, les solutions et les gels et en construisant des diagrammes de phases, l'influence de l'origine botanique des amidons ainsi que l'influence de traitements chimiques tels que l'hydroxypropylation ont ��t�� analys��es. Les propri��t��s visco��lastiques et en ��coulement des compos��s pris s��par��ment et des m��langes ont ��t�� mesur��es afin de reproduire au mieux le comportement rh��ologique (temp��ratures de g��lification, force du gel,...) de la g��latine, mati��re actuellement utilis��e pour la fabrication de g��lules. Enfin, une description num��rique du proc��d�� de trempage �� chaud a ��t�� conduite. Sur les bases d'un mod��le 3D thermom��canique, la croissance moyenne de la couche solidifi��e pendant le proc��d�� de trempage a ��t�� simul��e, et l'influence de la viscosit�� du polym��re et de la vitesse du moule sur son ��paisseur a ��t�� calcul��e.

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

Les fluides à seuil sont des matériaux utilisés dans de nombreux procédés industriels au cours desquels ils sont mis en écoulement via leur interaction avec des outils solides. Afin de mieux comprendre comment ils s'étalent sur des surfaces, nous avons étudié d'une part leur enduction verticale sur une plaque mince et d'autre part leur étalement horizontal à l'aide d'une lame. Ces deux études se sont appuyées sur des mesures macroscopiques permettant de suivre la force appliquée à l'outil et des mesures microscopiques de PIV pour déterminer les champs de vitesse dans le matériau. Après confirmation de leur validité par comparaison avec nos résultats expérimentaux, des simulations numériques basées sur la programmation conique ont permis de préciser les écoulements en jeu. Pour l'enduction par trempage, nous observons que dans notre gamme d'étude, le dépôt de fluide à seuil sur la plaque est millimétrique et d'épaisseur constante, sauf aux extrémités. Selon le rapport des forces visqueuses et plastiques, l'enduction est régie par un équilibre "seuillo-gravitaire" ou "visco-gravitaire". Nous avons ensuite caractérisé l'écoulement généré dans le bain par le déplacement de la plaque afin d'expliciter l'origine du phénomène d'enduction. Les simulations numériques précisent la forme de cet écoulement. L'étalement horizontal dans un canal à l'aide d'une lame mince conduit au déplacement d'un amas de fluide faiblement cisaillé par rapport à une région de fluide au repos, par l'intermédiaire d'une couche cisaillée. Nous montrons qu'un modèle simple permet de prédire la dynamique de croissance de l'amas et la relie à la force normale à la lame / Yield stress fluids are used in various industrial processes in which solid tools make them flow. To have a better understanding on how they spread on surfaces, we first studied the vertical coating on a thin plate and then the horizontal blade-coating. Both studies are based on macroscopic measures recording the force applied on the plate and on the microscopic determination on the velocity fields in the fluid by PIV. Numerical simulations based on cone programming, which validity had been confirmed in comparison to our experimental results, specified the flows at stake. In dip-coating, we observed than within our framework, the yield stress fluid deposit on the plate is millimetric and of constant thickness, except on the tips. According to the value of the viscous over plastic forces ratio, the coating is led by a "yield-gravity" or a "visco-gravity" balance. Then, we characterized the flow generated in the bath by the plate displacement in order to clarify the origin of the coating phenomenon. The numerical simulations specified the flow characteristics. The horizontal blade-coating in a channel involves the displacement of a weakly sheared cluster of fluid in relation to a part of fluid at rest, through a sheared layer. We showed that the growing dynamic of the cluster is described with a simple model which links it to the normal force to the plate

Les travaux présentés dans ce manuscrit traitent des mécanismes de croissance associés au dépôt de nanofils d’oxyde de zinc (ZnO) en bain chimique. Cette technique de croissance, attractive de par sa facilité de mise en œuvre et son coût limité, consiste à immerger un substrat dans une solution de précurseurs portée à basse température (typiquement 90°) pendant quelques heures. Le dépôt préalable d’une fine couche de ZnO fortement texturée est nécessaire à l’obtention de la morphologie nanofils et il est donc nécessaire de maîtriser le processus de croissance associé. Dans un souci de cohérence, la méthode sol-gel dite de trempage consistant à immerger le substrat dans une solution de précurseurs avant de recuire la couche ainsi déposée est ici adoptée. Le ZnO, sous sa morphologie nanofils, est actuellement fortement étudié du fait de son fort potentiel applicatif. Typiquement, il peut être utilisé en tant que brique de basse dans la réalisation de cellules solaires de types Grätzel ou à absorbeur extrêmement fin. Dans ce contexte, il est nécessaire que les nanostructures élaborées présentent des propriétés physiques attractives et ces dernières doivent donc être finement caractérisées. Dans un premier temps, l’influence des paramètres expérimentaux associés au processus de trempage sur les propriétés morphologiques et structurales de films minces de ZnO déposés via ce processus est quantifiée. Il est montré à cette occasion que dans des conditions extrêmes de recuits, les couches évoluent vers une morphologie de type fil. Fort des conclusions obtenues, les mécanismes régissant la croissance de nanofils de ZnO en bain chimique, et plus particulièrement l’influence de la surface de nucléation sur ces derniers, sont étudiés. La possibilité d’obtenir des nanofils localisés et parfaitement alignés à travers la réalisation de masques est démontrée. L’ensemble des nanostructures élaborées (couches et nanofils) sont caractérisées par photoluminescence afin de pouvoir estimer leur qualité structurelle et d’étudier les défauts en présence. Pour finir, une étude plus fondamentale consistant à suivre in situ l’évolution des nanofils au cours de la croissance par rayonnement synchrotron est proposée avec une attention toute particulière aux phénomènes de polarité. / ZnO nanowires are of strong interest in the realization of solar cells based on type-II band alignment. They can be grown by chemical bath deposition, a technique in which the substrate is seeded with ZnO nanoparticles by dip-coating and then placed in a precursor solution heated at 90°C for a couple of hours. In this document, we will discuss the nucleation and growth mechanisms associated with this low cost technique. In particular, we will see how the seed layer morphology can drive the one of the nanowires. Also, advanced characterization by photoluminescence and synchrotron radiation will be performed on the grown nanostructures.

Le taro (Colocasia esculenta L SCHOTT) est un tubercule d'une grande importance alimentaire au Tchad pour la consommation humaine et animale. La littérature sur les pratiques culturales et les technologies traditionnelles post-récolte des variétés tchadiennes demeure presque inexistante. Une enquête a donc été menée dans la région du Mayo-Kebbi (Tchad) où le taro est très cultivé. Il résulte qu'il existe principalement deux variétés de taro au Tchad : la variété " Gouning souol" ou variété locale qui est caractérisée par une âcreté importante et un temps de cuisson prolongé (6 à 8 h). Ces propriétés ont entraîné l'abandon de la culture de cette variété au profit de la variété " Gouning sosso " qui présente une âcreté moindre et un temps de cuisson plus court (45 à 60 minutes). Une technique traditionnelle pour réduire l'âcreté et diminuer le temps de cuisson consiste à tremper les tranches de taro frais soit dans l'eau, soit dans une solution de trempage de maïs ou soit dans une infusion de tamarin pendant 24 à 48 h selon l'intensité de l'âcreté. Après séchage au soleil, les cossettes sèches sont transformées en farine. Ces produits de transformation servent à la préparation de boules de pâtes, de bouillie, de soupes ou de beignets. Des analyses ont été effectuées sur une gamme d'échantillon de farine de taro produite conformément à la recette artisanale dans l'optique de comprendre l'effet de cette technologie traditionnelle. Des cossettes fraîches de taro ont été trempées pendant 0, 1 h, 3 h, 6 h, 12 h et 24 h dans de l'eau, ou dans une solution de trempage de maïs ou dans une infusion de tamarin. Chaque échantillon a ensuite été séché au soleil pendant 48 h puis broyé en farine. La matière sèche, les protéines brutes, les cendres, les fibres brutes, les macroéléments minéraux et oligoéléments ont été évalués dans le but de déterminer les effets du trempage traditionnel sur le profil nutritionnel du taro. La digestibilité in vitro de l'amidon sous l'action de l'α-amylase et la teneur en oxalates de différentes farines de taro ont été également déterminées. Il ressort de ces analyses que seul le trempage dans une infusion de tamarin a induit une baisse significative (P < 0,001) de la teneur en protéines brutes (de 3,26 % pour T0 à 2,68 % pour le traitement au tamarin à T24). L'infusion de tamarin n'a pas modifié la teneur en fibres brutes alors que les autres traitements l'ont assez significativement diminuée (P < 0,001). Toutes les méthodes de trempage ont entraîné une diminution significative des teneurs en minéraux, à l'exception d'une augmentation des teneurs en sodium (due à la qualité de l'eau des préparations) et en phosphore (probablement due à l'hydrolyse des phytates du maïs). Une perte significative en fer a été constatée passant de 144 mg/kg de MS (témoin) à 78 mg/kg de MS (échantillon traité à l'eau pendant 12 h), soit une perte de 45,83 %. La plus faible diminution de taux de fer est observée dans le cas de l'échantillon trempé dans l'infusion de tamarin avec une perte maximale de 31,25 % après 24 h. La teneur en zinc ne varie pas. Les procédés de trempage entraînent globalement une amélioration de la digestibilité du taro après une simple cuisson (95°C pendant 30 minutes) qui passe de 39,30 % (échantillon témoin non trempé) à 78,67 % pour le taro trempé dans l'eau. Après 3 h de trempage, la farine de taro traitée par la solution de maïs est significativement plus digestible (77,12 %) que les échantillons résultant de deux autres traitements [tamarin (60,86 %), eau (60,45 %)] qui sont statistiquement similaires. (...)

La technique de trempage («dip-coating») est un procédé rapide et efficace pour former des films minces de copolymères à blocs (CPB) d’épaisseur et de nano-morphologies variées. Très peu d’études ont toutefois porté sur le trempage des CPB supramoléculaires et/ou photosensibles. Le trempage du CPB poly(styrène-b-4-vinyl pyridine) (PS-P4VP) a premièrement été étudié avec des petites molécules (PM) d’acide 1-naphtoïque (NCOOH) et de 1-naphtol (NOH) capables de former des ponts hydrogène (ponts H) avec le bloc P4VP dans 4 solvants (tétrahydrofurane (THF), p-dioxane, toluène et chloroforme). Le ratio d’incorporation (RI) molaire PM/VP dans les films trempés augmente avec la vitesse de retrait mais sa variation dépend fortement du solvant et de la PM utilisés. Le RI et la morphologie des films minces dépendent de la possibilité (ou non) du solvant à former des ponts H avec la PM et de sa sélectivité au bloc de PS menant (ou non) à des micelles de P4VP/PM en solution dont la rigidité influence l’état cinétique du système en film mince. La dépendance en une courbe en V de l’épaisseur des films en fonction la vitesse de retrait définit deux régimes, nommés régimes capillaire et de drainage. Ces régimes influencent différemment le RI et la morphologie finale. Nous nous sommes ensuite intéressés aux complexes de PS-P4VP avec des azobenzènes (AB) photosensibles, le 4-hydroxy-4’-butyl-azobenzène (BHAB) et le 4-hydroxy-4’-cyano-azobenzène (CHAB). Ces AB peuvent non seulement former des ponts H avec le bloc P4VP mais aussi s'isomériser entre les formes trans et cis sous illumination. Les expériences avec PS-P4VP/BHAB dans le THF et le toluène ont révélé que l'irradiation pendant le trempage permet de provoquer une transition entre les morphologies sphérique et cylindrique à basses vitesses de retrait. Ces transitions sont expliquées par l’augmentation du ratio molaire BHAB/VP pris dans les films sous illumination et par le plus grand volume des isomères BHAB-cis par rapport aux BHAB-trans. L'irradiation permet également de moduler l'épaisseur des films sans égard à la présence des AB. Finalement, des solutions de PS-P4VP/CHAB et PS-P4VP/BHAB dans le THF avec un CPB de masse molaire plus élevée ont été étudiées afin de comprendre l’effet d'un temps de demi-vie plus court de l’AB et de la présence de micelles en solution. Le photocontrôle morphologique perd de son efficacité avec le CHAB car l’augmentation du RI de CHAB dans les films illuminés par rapport aux films non irradiés est moins prononcée que pour les complexes de BHAB. Le choix du PS-P4VP est également important puisque la présence de micelles dans les solutions de THF du PS-P4VP(36,5k-16k), même si elle n’influence pas les RI BHAB/VP, fige davantage la morphologie sphérique en solution par rapport à une solution non-micellaire de PS-P4VP(24k-9,5k), limitant les possibilités de transition morphologique. / Dip-coating is a rapid and efficient method for forming thin films of block copolymers (BCPs) of various thicknesses and nano-morphologies. However, very few studies focused on dip-coating of supramolecular and/or photosensitive BCPs. Dip-coating of poly(styrene-b-4-vinyl pyridine) (PS-P4VP) BCPs was first studied using the small molecules (SM), 1-naphthoic acid (NCOOH) and 1-naphthol (NOH), which can form hydrogen bonds with the P4VP block, in four different solvents [tetrahydrofuran (THF), p-dioxane, toluene and chloroform]. The uptake molar ratio, SM/VP, in the thin films generally increases with the dip-coating rate, but its variation is strongly dependent on the solvent and the PM used. More specifically, the uptake ratio as well as the morphology of the dip-coated thin films depend on the ability (or lack thereof) of the solvent to form hydrogen bonds with the SM and its selectivity towards the PS block, which leads (or does not lead) to micellar P4VP/PM solutions, where the rigidity of the micellar cores influences the kinetic state of the dried thin film. The dependence of film thickness on the dip-coating rate, which is V-shaped, defines two regimes, termed capillarity and draining. These regimes influence the uptake ratio and final morphologies differently. Subsequently, we investigated a relatively low molecular weight PS-P4VP (24k-9,5k), which does not form micellar solutions in THF, complexed with two photosensitive azobenzene (AB) small molecules, namely 4-hydroxy-4'-butyl-azobenzene (BHAB) and 4-hydroxy-4'-cyano-azobenzene (CHAB). These ABs not only can form hydrogen bonds with the P4VP block but can also isomerize between trans and cis forms under illumination. Experiments with PS-P4VP/BHAB in THF (non-micellar) and toluene (micellar) showed that irradiation during dip-coating provokes a transition from spherical to cylindrical morphology at low dip-coating rates not observed in the dark. This transition is explained by the increase in the BHAB/VP uptake ratio under illumination and by the larger volume of the BHAB cis form relative to BHAB trans isomers. Irradiation also increases the film thickness, even without AB present, which is attributed to a heating effect. Thus, the combination of in-situ irradiation with dip-coating has been shown to be a useful and simple method for external control of photosensitive thin film patterns. Finally, THF solutions of PS-P4VP/CHAB and PS-P4VP/BHAB with the low molecular weight BCP (non-micellar) and a BCP of higher molecular weight (36,5k-16k, micellar) were investigated to understand the effect of shorter (CHAB) vs. longer (BHAB) AB half-life and the presence or not of micelles in solution. The morphological photocontrol loses some of its effectiveness with CHAB, as shown by the less pronounced increase in uptake ratio of CHAB compared to BHAB in the illuminated films relative to non-irradiated films dip-coated from THF solutions. The presence of micelles does not influence the (BHAB/VP) uptake ratio, but it slows down the morphological evolution in the drying films, as shown by the freezing in of greater spherical morphological character compared to the non-micellar solution, thereby limiting the possibilities of a morphological transition.

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Les bioverres du système quaternaire SiO2-CaO-Na2O-P2O5 obtenus par fusion doivent être coulés à 1400°C, ce qui ne permet pas la mise en forme de matériaux complexes comme par exemple des composites macroporeux en biocéramiques (HA et TCP) recouverts d’une couche uniforme de bioverre. Pour contourner cette limitation, la voie sol-gel a été utilisée dans cette étude. Le but principal a été de synthétiser par le procédé sol-gel, deux compositions quaternaires du système SiO2-CaO-Na2O-P2O5 habituellement obtenues par fusion. Il s’agit des compositions 45S5® de L.L. Hench et 47Q de C. Duée. Ces verres sont inversés, c’est à dire qu’ils contiennent plus d’éléments modificateurs (calcium et sodium) que d’éléments formateurs (silicium et phosphore). Pour la synthèse sol-gel, du TEOS (TétraEthylOrthoSilicate) et du TEP (TriEthylPhosphate) ont été utilisés pour introduire les formateurs. En utilisant des précurseurs minéraux pour le calcium et le sodium, il existe des difficultés à maintenir le gel amorphe lors de son séchage. En effet, les précurseurs minéraux sont le siège de mécanismes de dissolution-précipitation liés entre autres aux solvants choisis, à la nature et à la concentration des anions dans le milieu. L’étude s’est donc orientée vers l’utilisation d’autres précurseurs des modificateurs afin de limiter la part des anions qui contribuent au phénomène de précipitation non souhaité. Deux procédés de synthèse originaux ont été alors mis au point avec des précurseurs alcoolates, acétates et du glycérol. Avec ces procédés, la nature amorphe des composés a été confirmée et leurs caractéristiques thermiques ont été ensuite étudiées. Tous les verres sol-gel réalisés sont bioactifs. Les compositions de base, 45S5® et 47Q, ont été ensuite dopées avec de l’argent afin de doter les bioverres d’une action antibactérienne. Des cellules L132 ont été utilisées pour évaluer la toxicité des poudres des deux procédés solgel. Le procédé le moins toxique a été conservé pour la suite de l’étude. Les bioverres dopés et non dopés ont été alors déposés à la surface d’échantillons plats et macroporeux en HA et TCP par une technique de trempage-retrait. Des tests de prolifération et de formation de biofilms par Pseudomonas aeruginosa ont été réalisés sur des pastilles de TCP recouvertes et ont mis en évidence un effet toxique des dépôts contenant de l’argent. Des mesures de prolifération et de vitalité sur des cellules humaines MG63 ont été également réalisées et ont permis d’observer également un effet toxique. Cet effet n’est pas souhaitable dans ce cas car il affecte la biocompatibilité de l’implant. Il devrait cependant être confirmé par d’autres tests réalisés avec d’autres lignées cellulaires. / Bioglasses of quaternary system SiO2-Na2O-CaO-P2O5 obtained by melting are cast at 1400 ° C, which does not allow the shape of complex materials, for example macroporous bioceramics composites (HA and TCP) coated with an uniform layer of bioglass. To overcome this limitation, the sol-gel process has been used in this study. The aim has been to synthesize by sol-gel process, two quaternary compositions usually obtained by melting in the SiO2- CaO-Na2O-P2O5 system. These are two compositions: 45S5® of L.L. Hench and 47Q made by C. Duée. These glasses are reversed, ie they contain more modifiers elements (calcium and sodium) as formers elements (silicon and phosphorus). For the sol-gel synthesis, TEOS (TetraEthylOrthoSilicate) and TEP (TriEthylPhosphate) have been used to introduce the formers. When minerals precursors are used for calcium and sodium, there are difficulties to maintain amorphous the gel during its drying. Indeed, minerals precursors have some dissolution-precipitation mechanisms linked to the selected solvents and the nature and concentration of anions in the medium. The use of other modifiers precursors has been made in the study to limit the proportion of anions contributing to the undesired precipitation phenomenon. Two original synthesis methods have been developed with alkoxide precursors, acetates and glycerol. With these processes, the amorphous nature of the compounds has been confirmed and their thermal characteristics have been studied. All sol-gel glasses are bioactives. The compositions, 45S5® and 47Q, have been doped with silver to add an antibacterial action to the bioglasses. L132 cells have been used to test the toxicity on the powders of the two sol-gel processes. The least toxic process is has been retained for the other tests. Doped and undoped bioglasses have been coated on the surface of flat and macroporous samples of HA and TCP by a dip-coating technique. Proliferation tests and biofilms formation by Pseudomonas aeruginosa have been made on coated TCP and show toxic effects of silver. Proliferation and vitality tests have been also made on MG63 human cells and have allowed to observe a toxic effect. This effect is not suitable in this case because it affects the biocompatibility of the implant. It would, however, be confirmed by other tests with other cell lines.