Congrès - Recherche d'activité

Après l’eau, le béton est la substance la plus utilisée sur Terre. Environ un 1 m³/habitants de béton est produit à chaque année à l’échelle planétaire. Toutefois, une empreinte environnementale négative est liée à son utilisation. La synthèse du ciment Portland, le liant le plus fréquemment utilisé dans sa fabrication, requière beaucoup d’énergie et génère de grandes quantités de CO2. À elle seule, l’industrie du ciment est responsable d’environ 7% des émissions mondiales de gaz à effet de serre. Dans un contexte de développement durable, la recherche de nouveaux liants plus respectueux de l’environnement s’impose. Les « géopolymères » s’avèrent une solution de plus en plus intéressante à travers le monde. Ces matériaux se distinguent par une réduction des émissions de CO2, de la demande en énergie et la valorisation des résidus industriels. L’objectif de ce projet de maîtrise se divise en deux volets. Le premier consiste au développement des géopolymères par des essais de performance et de durabilité face à la réaction alcali-granulat. Le deuxième volet comprend l’évaluation de l’efficacité des ajouts cimentaires riches en alcalis pour contrecarrer la réaction alcali-silice, et ce dans des systèmes binaires (ciment + ajouts). Ce projet vise une meilleure compréhension du comportement de nouveaux matériaux agissant comme substituants du ciment Portland et ainsi comprendre les différents effets (positifs/négatifs) pour contrer la détérioration progressive du béton.

L’étude de la dissolution de particules d’alumine dans un bain d’électrolyse lors de la production de l’aluminium est important pour la bonne opération des cuves. Le bain étant corrosif, peu opaque et à une température avoisinant les 1000°C, il est très difficile d’observer les phénomènes physiques et de faire des mesures. Avec ces difficultés, la modélisation prend tout son sens et permet de dépasser les limites expérimentales. Le modèle présenté permet de simuler la vitesse de dissolution d’alumine,  validé par une étude expérimentale. Le modèle résout l’équation de transfert de masse pour représenter la dissolution et les équations de transfert de chaleur et d’écoulement (Équation de Navier-Stokes) pour représenter la convection naturelle présent dans le creuset lors de l’expérience. La validation passe par la comparaison du coefficient de dissolution à l’interface bain-échantillon. Le modèle permet également de mieux comprendre l’impact de l’écoulement sur la dissolution. Après validation, le modèle pourra permettre de représenter la dissolution de particule d’alumine afin de comprendre le mécanisme des interactions interparticulaires. Les résultats montrent une légère différence sur la valeur du taux de dissolution, mais restent dans le même ordre de grandeur. La difficulté dans la réalisation de ce modèle est de déterminer les conditions limites.

Les innovations dans le domaine du béton ont récemment permis la création de nouveaux types de béton aux propriétés étonnantes. Une de ces nouveautés est la création de béton à partir d’un mélange de ciment Portland (OPC), de ciment d’aluminate de calcium (CAC) et de sulfate de calcium (C$). Ces bétons possèdent des résistances en jeune âge très supérieures aux résistances obtenues avec des bétons traditionnels. Cependant, ce type de mélange possède des temps de prises inférieures à 5 minutes les rendant inutilisables lors d’une coulée en chantier. Il est possible de contourner ce problème en utilisant le béton projeté par voie sèche puisque l’eau n’est ajoutée qu’une demi-seconde avant la sortie de la lance et de la mise en place. L’objectif de ce projet de recherche est donc de développer un béton projeté à base d’OPC-CAC-C$. Dans un premier temps, la proportion des liants présentant les meilleures résistances en jeune âge et une stabilité volumique constante (en effet, ces liants peuvent être expansifs!) a été étudiée. Un suivi du gonflement et des résistances en compression a été réalisé sur 50 mélanges de mortier afin d’identifier la meilleure formulation qui a par la suite été projeté. Cette projection grandeur nature a permis la mise en place d’un matériau possédant une résistance de 12 MPa à 1h et 35 MPa à 3h, et qui acquière des résistances finales de 50 MPa en 1 journée, ce qui démontre le succès du projet.

Le domaine de la construction est un des secteurs industriels les plus émetteurs de carbone. Les panneaux de bois lamellé-croisé, qui sont de plus en plus utilisés dans la construction, permettent le stockage d’environ 460 kg de dioxyde de carbone par mètre cube, alors qu'un mètre cube de béton en émet l’équivalent. Le bois lamellé-croisé possède un avenir prometteur en se présentant comme une solution de rechange économique et écologique au béton, à la maçonnerie et à l’acier. Cependant, les adhésifs utilisés pour la conception de ces panneaux sont des adhésifs synthétiques qui, bien qu’intéressants pour les structures en bois, reposent fortement sur des matériaux d’origine fossile et donc non renouvelables. L’utilisation d’adhésifs biosourcés pour les structures en bois est donc une évolution nécessaire.

Les protéines sont des composés présents en quantités appréciables dans plusieurs végétaux et leur incorporation dans un système adhésif permet d’améliorer les propriétés d’adhésion de ce dernier sur le substrat en bois. Les matières premières utilisées pour ce projet comme sources de protéines sont des sous-produits non revalorisables, ou en excès, issues de ressources locales, qui n’entrent pas en concurrence avec le secteur alimentaire. Des caractérisations réalisées sur les protéines extraites des matières premières permettent de comprendre leur comportement et de faciliter leur incorporation dans un système adhésif polyuréthane, une solution de remplacement des adhésifs à base de formaldéhyde.

Le polycétone aliphatique (PK) est un thermoplastique écologique qui tire parti du monoxyde de carbone, une source majeure de pollution atmosphérique, dans son processus de polymérisation. Il est considéré comme une alternative durable au polyamide, un polymère d'ingénierie couramment utilisé dans l'industrie automobile et d'autres secteurs. Le PK se distingue par sa résistance aux chocs, sa résistance chimique, ainsi que ses propriétés tribologiques et de barrière, surpassant celles du polyamide. Toutefois, sa faible stabilité thermique limite ses performances à haute température et sa recyclabilité. Dans ce travail, nous mettons en évidence le potentiel du graphène en tant qu'additif multifonctionnel pour améliorer les propriétés thermiques et la recyclabilité du polycétone aliphatique (PK), tout en optimisant d'autres propriétés fonctionnelles, telles que les propriétés de barrière. Nous explorons également l'intégration du graphène dans des composites PK/fibres de verre afin de créer une structure hiérarchique renforçant l'interface entre le PK et les fibres, améliorant ainsi les propriétés mécaniques.

L’un des problèmes majeurs du procédé de moulage par microinjection est en particulier de comprendre les conséquences des conditions du procédé (thermomécaniques) sur les propriétés mécaniques de la pièce, via les modifications de microstructures et les éventuels défauts qui peuvent être engendrés. Cependant la maitrise de la relation microstructure et propriétés mécaniques via les conditions du procédé est une étape cruciale due à la complexité des phénomènes multiphysiques qui surgissent durant et après le cycle de microinjection. Dans cette étude nous avons décrit la morphologie d’une pièce en Polyoxymethylene de géométrie rectangulaire de type échelle dont les épaisseurs sont les suivantes (0.8, 0.45, 0.2 mm), fabriquée par une machine de micromoulage bi-injection de type Battenfeld Microsystem 50. Une analyse de la microstructure à l’échelle locale via des mesures par microscopie optique en mode transmission est donc réalisée. Les observations révèlent un fort gradient de microstructures à travers l’épaisseur de la pièce dans la direction d’écoulement. La réduction graduelle de l’épaisseur de la pièce, a pour conséquence une hausse de champs de cisaillement et du gradient thermique dans le sens d’injection. Ces changements donneront lieu à des structures morphologiques diversifiées : nous observons une structure ``shish kebab``, les couches cœur-peau, ainsi que la présence de morphologies sans cœur (core-free) ou sans la couche peau vers l’extrémité de la pièce.

Les surfaces superhydrophobes, inspirées par un grand nombre de phénomènes naturels, tels que les caractéristiques autonettoyantes de la feuille de lotus, ont gagné beaucoup d’intérêt dans les dernières décennies. La rugosité de surface joue un rôle dominant dans la superhydrophobicité et il existe de nombreuses techniques pour créer une rugosité sur la surface. Les traitements de surface par les plasmas sont particulièrement intéressants pour le traitement de surface en conservant les propriétés intrinsèques du matériau traité.

Le plasma non thermique à la pression atmosphérique permet de traiter des surfaces tridimensionnelles et les autres avantages comparés aux techniques basse pression sont : absence de système de vide en général très couteux, possibilité d’intégrer le système dans les lignes automatisées et robotisées de fabrication ainsi que la possibilité de réaliser des traitements sur des surfaces d'équipement en service.

L’objective de travail est le développement des surfaces superhydrophobes par le traitement de plasma. Nous avons étudié l'effet des paramètres opératoires du plasma sur l'hydrophobicité du caoutchouc de silicone. Les paramètres tels que la distance entre le substrat et la buse, la puissance, la fréquence du plasma et le débit gazeux ont été considérés. Dans des conditions spécifiques, un angle de contact de l'eau de 153˚ et une hystérésis 5˚ a été atteint. La formation de rugosité sur la surface a été confirmée par des micrographies MEB.

Les nano étoiles ont été préparées par une nouvelle méthode, en utilisant l’acide ascorbique comme réducteur et les ions d’argent pour contrôler la taille des étoiles. Cette méthode ne comporte aucun agent actif de surface. En variant les conditions de la réaction, la taille des étoiles, ainsi que la longueur de leurs pointes et, en conséquence, leurs propriétés optiques, peuvent être contrôlées avec précision. Le nanocomposite Au nano étoile-PDMS a été obtenu en introduisant les étoiles dans le réseau d’un polymère siloxanique (PDMS) par une méthode physique. Les images obtenues par la microscopie électronique ont montré que, tandis qu’en solution les nano étoiles ne sont pas assemblées, à l’intérieur du polymère, elles forment des agrégats complexes, contenant de multiples étoiles. Les propriétés optiques des différentes étoiles en solution, ainsi qu’assemblées en PDMS ont été déterminées. Leurs spectres montrent la présence des plusieurs bandes d’absorption en visible, ainsi qu’en proche infrarouge. Les positions des pics dépendent fortement des conditions de synthèse des nano étoiles. Celles-ci sont très sensibles à l’environnement, ce qui permet d’envisager l’utilisation du nanocomposite en tant que capteur et biocapteur.     

Les anodes en carbone sont consommées dans l’électrolyse de l’alumine pour la production de l’aluminium primaire. Les alumineries modernes utilisent des anodes précuites. La fabrication des anodes précuites en carbone est l’une des étapes les plus coûteuses lors de la production de l’aluminium.  La fissuration des anodes est un problème major parce qu’elle augmente la consommation d’énergie qui a un impact direct sur les émissions environnementales et le coût de production. Donc, il est nécessaire d’évaluer ce problème.

Plusieurs méthodes expérimentales sont disponibles pour étudier la fissuration. Dans nos laboratoires, nous utilisons trois méthodes. La mesure de la distribution de la résistivité électrique sur la totalité d’un  échantillon est une méthode quantitative pour déterminer la perte énergétique liée à la fissuration. Aussi, la morphologie et la structure des surfaces peuvent être caractérisées par la microscopie optique, une analyse basée sur la technique d’analyse par image. Cette méthode reste limitée à cause de la difficulté de localiser le problème de fissuration sur une large surface. Une technique non destructive est la tomographie de rayon X qui donne une image des fissures en détail. La combinaison des résultats de ces trois méthodes d’analyses donne une idée globale sur le phénomène de la fissuration. Dans cet article, nous présenterons ces méthodes et les résultats de notre étude sur la fissuration.



Résumé –Les effets de l’addition du magnésium et du vieillissement naturel sur les comportements mécanique et microstructural des alliages B206 avec addition de Mg ont été étudiés.Les observations microscopiques (MEB et microscopie optique) et la microanalyse ont révélé la formation de plusieurs phases telles que b-Fe,a-Fe, Mg₂Si etc. dans les alliages tel que coulé. Ces phases, sous forme de composés métalliques, se logent pratiquement le long des joints de grains. Il a été remarqué que la fraction volumique des particules Mg₂Si croit avec l’augmentation de Mg. Le traitement thermique d’homogénéisation-trempe-vieillissement naturel conduit simultanément à la dissolution des particules Mg₂Si se trouvant sur les joints de grains et à la formation de celles-ci à l’intérieur de la matrice. Il a été aussi constaté que l’élévation du Mg entraine à la fois une croissance de la résistance à la déformation et une diminution de la ductilité des alliages considérés. Le vieillissement naturel améliore les propriétés mécaniques de traction-résilience-dureté.

Mots-clés : Alliages B206, traitement thermique, magnésium, dureté-résilience-traction, composés intermétallique.

La présentation vise à présenter le concept des limites planétaires sécuritaires et justes, surtout dans le contexte des sciences naturelles et génie. Les limites planétaires comprennent la température de réchauffement climatique, la biosphère, les eaux douces, les nutriments et les aérosols. La présentation vise à identifier les données de bases disponibles au Québec et dans la francophonie et à identifier les écarts au contexte global. Généralement, le Québec se situe dans les zones les plus sécuritaires. Cependant, les émissions excédentaires ont des impacts importants à critiques dans d’autres régions, ce qui entraine une plus grande fréquence de phénomènes extrêmes et autres phénomènes sociaux. Un défi est de faire les liens entre la construction locale et les indices globaux. Le carbone intrinsèque du carbone de la construction a souvent été négligé par rapport au carbone lié aux opérations. Les comptes montrent que la part du carbone intrinsèque du secteur de la construction au Canada doit mieux être prise en considération dans les décisions, qu’il y a des flux entre les provinces, les États-Unis, la Chine et le restant du monde. Des exemples de matériaux pour construire selon les limites planétaires seront expliqués. Notre patrimoine bâti doit être transformé et revitalisé pour faire face aux changements et planifier les transformations qui prennent plusieurs générations. 

La nanocellulose cristalline est un matériau naturel extrait de la fibre de bois. On l’obtient par l’hydrolyse acide de la cellulose naturelle. À partir de ces cristaux, il est possible de préparer des films colorés qui montrent des propriétés iridescentes. Ces propriétés optiques intéressantes sont dues à l’agencement spécifique des nanocristaux de cellulose en phase cholestérique. Pour obtenir une telle phase liquide cristalline, il faut créer une suspension aqueuse de ces nanocristaux. Pour ce faire, la surface du nanomatériau doit être modifiée afin de posséder des charges négatives. Ceci augmente la répulsion entre les particules ce qui stabilise la suspension. En évaporant l’eau, on obtient la phase cholestérique. Il est possible de modifier le pas de vis de cette phase cholestérique par l’ajout de chlorure de sodium ou autres sels dans la suspension. Ceci entraine donc un changement des propriétés optiques des films issus de ce nanomatériau : la longueur d’onde de la réflexion spéculaire diminue vers le bleu.

Pour mieux comprendre ce phénomène, une approche théorique est utilisée. Les interactions entre le sodium, l’eau et les groupements chargés négativement à la surface de la cellulose (carboxylate et sulfate) sont étudiées par méthodes de calculs de haut niveau (Méthodes MP2 et CCSD-T). Ces calculs permettent de mieux cerner le mécanisme d’auto assemblage de la nanocellulose cristalline et ainsi, comprendre comment peut-on mieux contrôler ses propriétés optiques.

Aujourd'hui, l’étude des nanomatériaux diélectriques complexes est un sujet de recherche riche et fascinant, tant pour ses implications fondamentales que pour les impacts technologiques. En raison de leurs caractéristiques impressionnantes, l'utilisation des nano-diélectriques dans les isolants électriques a connu un engouement ces dernières années. Pour garantir la continuité du courant électrique, le matériau utilisé pour fabriquer les isolateurs doit pouvoir supporter différentes forces mécaniques, électriques et électrodynamiques dans les pires conditions telles que la pluie, le brouillard, la rosée, la glace, la neige, la pollution, etc. Il a été remarqué qu'en appliquant différents revêtements nano-diélectrique sur les surfaces d'un isolant, ses performances seront alors améliorées [REF]. L'ajout de matériaux semi-conducteurs de constante diélectrique élevée, tels que TiO2 (ε~80), peut améliorer les propriétés diélectriques et la conductivité électrique du caoutchouc de silicone (SR) permettant de le rendre plus approprié pour les applications  extérieures [REF].

Des nanocomposites et microcomposites de caoutchouc de silicone / TiO2, des nanocomposites de caoutchouc de silicone / ZnO et des microcomposites ont été préparés et analysés. Dans cette présentation, l'effet de la taille et de la concentration des particules sur la permittivité relative sera mesuré en utilisant un analyseur d'impédance et leur potentielles d’applications en électrotechnique évalué.

Incorporer des charges dans les polymères permet d’améliorer les propriétés des produits finis et d’élargir le domaine d’application des matières plastiques. En plus d’être économique, certaines charges peuvent contribuer au développement de nouveaux matériaux pour répondre à des applications  spécifiques. Les charges mises en jeu dans ce travail appartiennent à la classe des nanocharges. Les particules constituant ce type de charge ont des dimensions de l’ordre de quelques centaines de nanomètre. Une fois dispersées dans un polymère, ces Nanocharges peuvent développer une interface bien supérieure aux charges classiques, avec une très faible quantité. Cette interface contrôle l’interaction entre la matrice et la charge et gouvernant les propriétés macroscopiques du matériau final. Dans ce travail, plusieurs types d’argiles lamellaires ont été utilisés. La difficulté principale pour réaliser des nanocomposites consiste à séparer les feuillets d’argile. Le but de ce travail est d’expliquer et de mettre en évidence les problématiques liées à la mise en œuvre de ce type de matériaux. Plusieurs techniques de caractérisation (DRX, TGA) ont été utilisées pour corréler les propriétés intrinsèques de ces nanocharges une fois incorporées dans une matrice polymère, aux morphologies structurales des nanoparticules de départ. Des propriétés barrières (perméabilité à l’eau, résistance à l’oxydation) ont été mesurées pour évaluer le degré d’efficacité des nanoparticules.

Lors de la fabrication de l’aluminium primaire dans les cuves d’électrolyse par le procédé Hall Héroult, l'aluminium tend à se déposer au fond de la cuve tandis que l'oxygène réagit avec le carbone des anodes pour se dégager essentiellement sous forme de CO₂. Cette combustion du carbone oblige à remplacer régulièrement les anodes. Les performances de ces anodes peuvent être évaluées par leurs diverses propriétés mécaniques, électriques, physiques et chimiques, telles que la densité, la résistivité électrique, et les réactivités à CO₂ et à l’air.

Durant le processus de fabrication, les matières premières constituées de coke, de rejets d’anodes et de mégots sont broyées, mélangées avec du brai et utilisées pour la formation de la pâte d’anode. Après cela, le tout est placé dans un vibro-compacteur pour une mise en forme avant de subir un processus de refroidissement et de cuisson. Le bon déroulement de chacune des étapes de fabrication est important afin de produire des anodes de qualité.

Le procédé de vibro-compaction représente l’une des étapes les plus critiques. Si les anodes ne sont pas bien vibrées, leurs résistances mécaniques vont diminuer et, à leurs tours, provoquer la formation prématurée de fissures causant ainsi de lourdes pertes financières. Pour ce faire, un modèle dynamique du vibo-compacteur est développé. Ce modèle est utilisé pour identifier les conditions optimales du procédé de vibro-compaction. Le modèle et les résultats seront présentés dans cet article.



L'utilisation du soudage par friction malaxage (SFM), qui permet l'assemblage à l'état solide de pièces métalliques, se répand constamment dans diverses industries. Bien qu'un joint SFM est de qualité supérieure à un joint soudé par procédé de fusion, des phénomènes indésirables peuvent réduire ses performances mécaniques. En effet, le passage de l'outil lors de la fabrication d'un joint laisse des stries en surface propices à l'amorçage des microfissures de fatigue.

La rigidité d'un équipement de soudage, manifestée par les efforts appliqués lors du procédé, peut causer ce type de défauts en plus d'avoir d’autres répercussions, sur la taille du joint par exemple. C'est ce qui sera mis en lumière dans cette étude, l'objectif étant de déterminer les conditions de soudage qui produit des joints intègres en fonction de la rigidité d'un équipement. Les travaux de recherche porteront notamment sur l'analyse des propriétés mécaniques, de la métallographie et de l'état de surface de joints d'alliage 6061-T6 soudés par différents équipements.

Dans l'ensemble, une comparaison entre une soudure réalisée avec des équipements spécialisés SFM et non spécialisés doit permettre d'évaluer l'effet de la rigidité de ceux-ci sur l'état des joints. À ce propos, si le soudage à l'aide d'un équipement non spécialisé permet de produire un joint de qualité comparable à des équipements spécialisés, cela pourrait convaincre les petits industriels à utiliser cette technologie sans investissement majeur.

Le laitier de four à arc électrique (FAE), issu du processus d'élaboration de l'acier, peut potentiellement être intégré dans d'autres applications. Pour ce faire, il doit être analysé afin de respecter les normes de lixiviation du chrome (Cr) et de protéger l'environnement. Étant donné que la composition minéralogique du laitier influence la solubilité du Cr, ce travail examine la microstructure du laitier de FAE dans deux scénarios : avec et sans ajout de laitier de four à poche, à l'échelle industrielle. En premier lieu, des calculs thermochimiques ont été réalisés pour estimer les phases stables présentes. Ensuite, des validations en laboratoire ont été effectuées par microscopie électronique à balayage (MEB), diffraction des rayons X et tests de lixiviation du Cr. Les résultats montrent que la majorité du Cr se trouve dans la phase stable spinelle, et l'absence de la phase verre qui est un point positif pour la lixiviation du chrome.

La production de nanoparticules est un procédé très coûteux, en raison des méthodes de pointes utilisées pour leur synthèse (plasma thermique, chimie colloïdale, etc.) ainsi que pour les divers traitements en surface qui leur sont appliqués. Alors que pour certaines applications avancées (ex.: en optique), ce coût élevé peut être justifié, l'applicabilité des nanoparticules sur une grande échelle est néanmoins limitée. Par exemple, dans le domaine des nanofluides (suspensions de nanoparticules ayant pour but l'amélioration des propriétés caloportrices), l'amélioration incrémentale de la conductivité thermique ne balance pas le coût des particules. Il est donc de mise d'identifier des sources de nanoparticules à faible coût. Une solution est l'extraction de nanoparticules à composition et à taille variées depuis les cendres issues de l'incinération ou de la gazéification de déchets. L'extraction proposée se fera en pré-traitant les cendres au moyen de dépôt chimique photo-induit (photo-CVD) et en séparant les particules les plus fines des plus lourdes au moyen de la sédimentation. Le traitement photo-CVD permet la fonctionnalisation de nanoparticules à plus faible coût, permettant de prévenir les phénomènes d'agglomération sans les inconvénients liés à d'autres techniques (produits secondaires pour les méthodes par chimie des solutions, requis de basse pression pour les méthodes au plasma froid).

Les sequioxydes (Y₂O₃, Lu₂O₃, etc) transparents occupent une place importante comme matrices pour les terres rares utilisées pour les lasers de haute puissance, à cause de leur propriétés thermomécaniques attrayates, leur transparence dans le domaine d'émission des ions dopés et les propriétés spectroscopiques de ces derniers. Cependant, ces matériaux sont difficiles à synthétiser par des techniques traditionnelles de fabrication de monocristaux à partir de la phase liquide, à cause de leur point de fusion élevé (Tf>2400^oC). Ainsi, leur synthèse à basse température par le procédé céramique à partir de poudres nanoscopiques est apparue comme une alternative. Pour notre part, nous avons fabriqué des couches minces de Y₂O₃ dopées à l'ytterbium trivalent en utilisant le procédé de déposition par laser pulsé (DLP). Un matériau sous forme de couche mince est adéquat pour les lasers de haute puissance ou encore pour les lasers en guide d'onde. Une cible métallique, qui est un mélange d'yttrium et d'ytterbium, est pulvérisée par un laser pulsé dans une atmosphère d'oxygène à pression contrôlée. Deux géométries différentes ont été étudiées, à savoir la DLP conventionnelle et une déposition où les produits d'ablation sont entraînés par de l'oxygène envoyé au perpendiculairement au panache de particules vaporisées. La structure cristalline, la composition, la microstructure, de même que les propriétés de luminescence des échantillons produits seront discutées.

L’effet de l’incorporation de nanoparticules d’argiles sur le comportement mécanique en régime dynamique (DMA) d’un système ternaire PEHD/PA6/Montmorillonite est mis en évidence. La morphologie ainsi que les propriétés rhéologiques ont été étudiés. Les améliorations observées au niveau des propriétés mécaniques nous laissent croire que des changements structuraux ont eu lieu dans l’espace interfolliaire des nanoparticules ou dans l’interphase PEHD/PA. Les essais de DRX n’ont pas pu mettre en évidence, de façon appréciable, les changements structuraux au niveau de l’espace confiné des nanoparticules, probablement à cause des faibles intercalations observées. Les essais rhéologiques dynamiques ont, par contre, permis de mieux suivre et quantifier ces changements et de les corréler avec avec les résultats des essais mécaniques. Il en ressort que la manière dont les nanoparticules sont incorporées dans les différentes matrices (PA et PEHD) influence beaucoup les propriétés mécaniques du système. Deux types de polyamides 6 (amorphe et cristallin) ainsi que leur mélanges respectifstifs ont été utilisés afin d’optimiser l’insertion des nanoparticules dans le mélange PEHD/PA6. le but étant de diminuer la perméabilité à l'eau) du PEHD en vue d'être utilisé comme contenant pour la conservation des semences.

Les mélanges ont été préparés par extrusion double vis dans différentes conditions avec et sans compatibilisant (PEHD-g-MA) selon différents modes d'incorporation des nanoparticules.

Ces dernières années ont vu un développement important des membranes à matrice mixte (MMM) pour une myriade d'applications. Pour la séparation des gaz, on souhaite simultanément améliorer la perméabilité, la sélectivité et les propriétés physico-chimiques de la membrane. Pour aider à atteindre ces objectifs, la caractérisation expérimentale et les modèles prédictifs peuvent être utilisés en synergie. Dans ce travail, un algorithme de Monte-Carlo (MC) est proposé pour estimer rapidement et avec précision la perméabilité relative des MMM idéales sur une large gamme de conditions. La différence des coefficients de diffusivité entre la matrice du polymère et la particule intégrée permet d'ajuster la progression aléatoire des espèces migrantes à l'intérieur de chaque phase. Les coefficients de solubilité des deux phases sont utilisés pour contrôler la migration des molécules d'une phase à l'autre de manière à atteindre progressivement l'équilibre de phase à l'interface. Les résultats de diverses MMM ont été comparés aux résultats obtenus avec la méthode des différences finies sous des conditions identiques, où les résultats de la méthode des différences finies sont utilisés dans cette étude comme méthode de référence pour tester la précision de l'algorithme de Monte-Carlo. Les résultats se sont avérés très précis (en général < 1% d'erreur) sur une large gamme de caractéristiques du polymère et de la particule intégrée. L'algorithme de MC est simple et rapide à mettre en œuvre.

L’accumulation de glace ou de neige collante sur les équipements exposés tels que les ailes d’avions,les pales d’hélicoptère,les pales d’éolienne,les mâts de bateaux,les câbles électriques pose de nombreux problème,comme en témoigne la panne d'électricité causée par la tempête verglas en 2008 dans le nord-est des États-Unis, qui a laissé plus d'un million de personnes sans électricité à un coût estimé $1 milliard US. L'accumulation de glace sur les aéronefs est également responsable de plusieurs problèmes, notamment des retards fréquents et même des incidents mortels tels que l'écrasement du vol 447 d'Air France en juin 2009 qui a tué 228 personnes. Pour pallier cette difficulté une solution intéressante a été inspirée de la nature pour développer des surfaces qui repoussent de l’eau et de la glace, autrement dit des surfaces glaciophobes.Deux approches sont proposées pour l’élaboration des revêtements glaciophobes:La première approche s’appuie sur le principe piégeage d’air en imitant la feuille de lotus.Cette stratégie vise à empêcher la nucléation ou la germination de la glace et favorise l’élimination rapide de gouttelettes d’eau,arrivant sur la surface avant la congélation.La deuxième approche piégeage de liquide est inspirée de la surface péristome glissante d’une plante carnivore Nepenthes.Cette surface a pour objectif la réduction de l’adhésion de la glace sur la surface considérée par l’utilisation d’une couche de liquide organique à l’interface glace/surface solide.

Les cellules endothéliales (CE) sont cruciales dans la réparation osseuse, sécrétant des facteurs ostéogéniques (BMP) et angiogéniques (VEGF). Notre équipe a montré que deux peptides, pFibro (fibronectine) et SpBMP-9 (BMP-9), greffés sur des films de polycaprolactone (PCL), favorisent la différenciation des cellules souches en ostéoblastes (Jann et al. 2020 Materials Science and Engineering C 114). L’objectif de cette étude est de vérifier la capacité de ces films à favoriser l'adhésion des CE et l’expression de facteurs ostéogéniques et angiogéniques.

L'adhésion des CE sur PCL a été analysée par marquage du cytosquelette (actine, vinculine) et du noyau (DAPI). Les CE adhèrent et s'étalent uniquement en présence de pFibro et/ou SpBMP-9, avec un effet synergique de la combinaison des deux peptides sur le cytosquelette dès 4h. Après 24h, des contacts intercellulaires se forment. La transduction du signal par SpBMP-9 a été étudiée via le marquage de la protéine phosphorylée Smad1/5 (pSmad 1/5). Dès 4h, la localisation nucléaire de pSmad1/5 est observée dans les CE sur PCL-SpBMP-9 et PCL-pFibro/SpBMP-9. L'impact de cette translocation sur l'activation des gènes est en cours d'analyse par qPCR. 

Ces travaux contribuent à mieux comprendre les interactions entre CE et biomatériaux, essentielles pour développer des substituts osseux. Des études futures porteront sur des cocultures avec des cellules souches mésenchymateuses, pour améliorer la vascularisation et la régénération osseuse.

Les élastomères sont des polymères capables de supporter de grandes déformations réversibles. Ils sont très utilisés dans notre quotidien (pneus, brosse à dent, gants en plastiques...). Ils sont habituellement obtenus par réticulation chimique de chaines de polymères flexibles. Malheureusement ces matériaux sont très difficilement remis en forme à cause des liaisons covalentes de réticulation. Ce sont des polymères thermodurcissables, insolubles et ne peuvent être fondus pour une nouvelle utilisation.

Pour régler ces problèmes de mise en forme et de recyclage, les élastomères thermoplastiques (ETP) ont été introduits. Ils ont les mêmes propriétés mécaniques que les élastomères mais ils sont facilement remis en forme sous l’action de la chaleur ou d’un solvant. 

Nous proposons ici la stratégie et la synthèse de nouveaux élastomères supramoléculaires (ETP). Une fois chauffés, ces derniers ont une viscosité encore plus petites que les ETP conventionnels.

La polycondensation (chimie click) entre un polymère de faible IP obtenu par «ATRP» et une petite molécule capable de s'auto-assembler  nous a donné une reticulation physique.

Les effets de l'introduction de ces interactions sur la chaine principale et latérale ont été étudiés par DSC et DMA. Les résultats obtenus sont exposés dans ce travail. Les groupements coumarine sont introduits pour une réticulation covalente reversible sous l'action des radiations UV.  Cela est une photomodulation des propriétés mécaniques.

La déposition par laser pulsé (DLP) est une méthode adéquate pour la  fabrication de couches minces de carbone. Nous montrons qu’il est possible de fabriquer ce matériau avec des propriétés contrôlées selon les conditions de déposition. Ce matériau est attrayant pour une foule d’application dont le carbone adamantin pour la résistance à l’usure. Notre système DLP est composé d’un laser de haute puissance, dont le faisceau est focalisé à l’intérieur d’une chambre à vide sur une cible de graphite. Le panache de particules éjectées est recueilli sur un substrat. Pour chaque dépôt, on change la longueur d’onde (1064, 355, 532, 266nm), la durée de l’impulsion (200-1200 ps à 1064nm), la taille du faisceau focalisé ou l’énergie pour avoir les propriétés électrique, optique et mécanique désirées. La caractérisation à l’ellipsomètre permet de déterminer les parties réelle et imaginaire de l’indice de réfraction et l’épaisseur. Des mesures avec le système quatre pointes combinées à l’information sur l’épaisseur donnent la résistivité électrique. Une analyse au microscope à force atomique est nécessaire pour connaitre la densité et la rugosité. Ensuite, la spectroscopie Raman permet de déterminer les types de liaisons et la nature du matériau. Ceci va nous donner les conditions de dépôt pour avoir des couches minces de carbone avec des propriétés contrôlées. On cherchera une corrélation entre les propriétés optiques, électriques et mécaniques.