Modélisation et étude expérimentale des déformations longitudinale et transversale de piézocéramiques soumises à une contrainte mécanique

Aujourd’hui, les matériaux piézoélectriques capables de convertir l’énergie électrique en énergie mécanique (et réciproquement) sont très largement utilisés pour des applications de transduction ultrasonore, ainsi que pour des applications de capteurs et d’actionneurs. L’effet d’une contrainte externe, qu’elle soit de nature électrique ou mécanique, peut conduire ces matériaux, soit à une diminution, soit à une amélioration des performances du dispositif [1]. Dans le but de comprendre et prédire l’évolution des constantes de matériaux piézoélectriques sous contrainte mécanique, nous avons récemment développé un modèle décrivant les phénomènes hystérétiques de piézocéramiques au travers de l’évolution des murs de domaines [2]. Afin de confronter notre modélisation à des matériaux couramment utilisés en transduction ultrasonore, un dispositif expérimental de mesure de déformations longitudinale et transversale sous contrainte mécanique a été mis en place. Les essais ont été menés sur deux céramiques, l’une du type ‘mou’ (Pz21) et l’autre du type ‘dur’ (Pz26). L’évaluation du coefficient de Poisson effectif de chacune des céramiques a montré que leur déformation ne peut être considérée isochore. De plus, l’évolution de ce coefficient semble directement liée aux mouvements des murs de domaines. Ainsi, ce travail apporte une meilleure compréhension des phénomènes hystérétiques dans les matériaux de type piézocéramique et permet une meilleure modélisation des déformations de ces matériaux. [1] Q.M. Zhang and J. Zhao, “Electromechanical properties of lead zirconate titanate piezoceramics under the influence of mechanical stresses”, IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Contr., vol. 46, p. 1518-1526, 1999. [2] M. Domenjoud, M. Lematre, L.P. Tran-Huu-Hue and G. Feuillard, “Modelling of Hysteretic Behaviour of Piezoceramic Materials under External Electrical and Mechanical Stress”, Advances in Applied Ceramics, vol. 112, p. 103-107, 2013

Development and modeling of guided surface acoustic wave sensors : characterization of the mechanical properties of mesoporous thin films

Ces travaux de thèse présentent le développement de capteurs à ondes acoustiques, plus particulièrement de capteurs à ondes de Love, à l’aide de matériaux mésoporeux. La première partie de ces travaux a porté sur la mise au point d’une méthode de caractérisation du module de rigidité d’un film mésoporeux déposé sur un capteur et soumis à un flux d’humidité. Le banc de mesure développé permet d’effectuer simultanément des mesures acoustiques et ellipsométriques. Les variations du module de rigidité d’un film mésoporeux d’oxyde de titane en fonction du taux d’humidité ont ensuite été calculées à l’aide d’une procédure d’ajustement de courbe entre les résultats expérimentaux et un modèle numérique dédié modélisant la propagation des ondes de Love dans la structure multicouche. Nous avons ainsi montré que l’influence de la sorption sur le comportement mécanique d’un film mésoporeux est un facteur important à prendre en compte, notamment lors de la conception de micro-capteurs. Par la suite, des dispositifs recouverts de SiO2 et de TiO2 mésoporeux ont été développés pour différentes applications: la détection de composés organiques volatils, la détection d’espèces biologiques et le suivi d’une réaction de photocatalyse. Enfin, nous avons réalisé des capteurs recouverts d’une unique couche mésoporeuse de TiO2 assurant simultanément les fonctions de guide d’onde et de couche sensible, permettant d’augmenter de manière significative la sensibilité du capteur.This research thesis presents the development of acoustic wave sensors, particularly Love wave sensors, using mesoporous materials. The first part of this work has focused on the development of a method to characterize the stiffness modulus of a mesoporous film, deposited on a sensor, and under humidity exposure. The experimental setup allows simultaneous acoustic and ellipsometric measurements. Changes in the stiffness modulus of a mesoporous titania film as a function of humidity were calculated using a curve-fitting procedure between experimental results and a numerical model dedicated to modeling the Love waves propagation in the structure. We have shown that the influence of sorption on the mechanical behavior of a mesoporous film is an important factor to consider, especially in the design of micro-sensors. Subsequently, devices coated with SiO2 and TiO2 mesoporous were developed for different applications: the detection of volatile organic compounds, the detection of biological species and the monitoring of a photocatalysis reaction. Finally, we realized sensors coated with a single layer of mesoporous TiO2 that performs the functions of waveguide and sensitive layer, which enable to increase significantly the sensor sensitivity

Développement et modélisation de plateformes à ondes acoustiques de surface guidées : caractérisation des propriétés mécaniques de films minces mésoporeux

This research thesis presents the development of acoustic wave sensors, particularly Love wave sensors, using mesoporous materials. The first part of this work has focused on the development of a method to characterize the stiffness modulus of a mesoporous film, deposited on a sensor, and under humidity exposure. The experimental setup allows simultaneous acoustic and ellipsometric measurements. Changes in the stiffness modulus of a mesoporous titania film as a function of humidity were calculated using a curve-fitting procedure between experimental results and a numerical model dedicated to modeling the Love waves propagation in the structure. We have shown that the influence of sorption on the mechanical behavior of a mesoporous film is an important factor to consider, especially in the design of micro-sensors. Subsequently, devices coated with SiO2 and TiO2 mesoporous were developed for different applications : the detection of volatile organic compounds, the detection of biological species and the monitoring of a photocatalysis reaction. Finally, we realized sensors coated with a single layer of mesoporous TiO2 that performs the functions of waveguide and sensitive layer, which enable to increase significantly the sensor sensitivity.Ces travaux de thèse présentent le développement de capteurs à ondes acoustiques, plus particulièrement de capteurs à ondes de Love, à l'aide de matériaux mésoporeux. La première partie de ces travaux a porté sur la mise au point d'une méthode de caractérisation du module de rigidité d'un film mésoporeux déposé sur un capteur et soumis à un flux d'humidité. Le banc de mesure développé permet d'effectuer simultanément des mesures acoustiques et ellipsométriques. Les variations du module de rigidité d'un film mésoporeux d'oxyde de titane en fonction du taux d'humidité ont ensuite été calculées à l'aide d'une procédure d'ajustement de courbe entre les résultats expérimentaux et un modèle numérique dédié modélisant la propagation des ondes de Love dans la structure multicouche. Nous avons ainsi montré que l'influence de la sorption sur le comportement mécanique d'un film mésoporeux est un facteur important à prendre en compte, notamment lors de la conception de micro-capteurs. Par la suite, des dispositifs recouverts de SiO2 et de TiO2 mésoporeux ont été développés pour différentes applications : la détection de composés organiques volatils, la détection d'espèces biologiques et le suivi d'une réaction de photocatalyse. Enfin, nous avons réalisé des capteurs recouverts d'une unique couche mésoporeuse de TiO2 assurant simultanément les fonctions de guide d'onde et de couche sensible, permettant d'augmenter de manière significative la sensibilité du capteur

Development and modeling of guided surface acoustic wave sensors : characterization of the mechanical properties of mesoporous thin films

Ces travaux de thèse présentent le développement de capteurs à ondes acoustiques, plus particulièrement de capteurs à ondes de Love, à l’aide de matériaux mésoporeux. La première partie de ces travaux a porté sur la mise au point d’une méthode de caractérisation du module de rigidité d’un film mésoporeux déposé sur un capteur et soumis à un flux d’humidité. Le banc de mesure développé permet d’effectuer simultanément des mesures acoustiques et ellipsométriques. Les variations du module de rigidité d’un film mésoporeux d’oxyde de titane en fonction du taux d’humidité ont ensuite été calculées à l’aide d’une procédure d’ajustement de courbe entre les résultats expérimentaux et un modèle numérique dédié modélisant la propagation des ondes de Love dans la structure multicouche. Nous avons ainsi montré que l’influence de la sorption sur le comportement mécanique d’un film mésoporeux est un facteur important à prendre en compte, notamment lors de la conception de micro-capteurs. Par la suite, des dispositifs recouverts de SiO2 et de TiO2 mésoporeux ont été développés pour différentes applications: la détection de composés organiques volatils, la détection d’espèces biologiques et le suivi d’une réaction de photocatalyse. Enfin, nous avons réalisé des capteurs recouverts d’une unique couche mésoporeuse de TiO2 assurant simultanément les fonctions de guide d’onde et de couche sensible, permettant d’augmenter de manière significative la sensibilité du capteur.This research thesis presents the development of acoustic wave sensors, particularly Love wave sensors, using mesoporous materials. The first part of this work has focused on the development of a method to characterize the stiffness modulus of a mesoporous film, deposited on a sensor, and under humidity exposure. The experimental setup allows simultaneous acoustic and ellipsometric measurements. Changes in the stiffness modulus of a mesoporous titania film as a function of humidity were calculated using a curve-fitting procedure between experimental results and a numerical model dedicated to modeling the Love waves propagation in the structure. We have shown that the influence of sorption on the mechanical behavior of a mesoporous film is an important factor to consider, especially in the design of micro-sensors. Subsequently, devices coated with SiO2 and TiO2 mesoporous were developed for different applications: the detection of volatile organic compounds, the detection of biological species and the monitoring of a photocatalysis reaction. Finally, we realized sensors coated with a single layer of mesoporous TiO2 that performs the functions of waveguide and sensitive layer, which enable to increase significantly the sensor sensitivity

Place de la phytothérapie dans la prise en charge de l'insomnie

Les troubles du sommeil et parfois l'insomnie sont de plus en plus fréquents dans la société actuelle. En France, la consommation d'hypnotique est très importante et devient un sujet de préoccupation dans le milieu de la santé. Pourtant, d'autres solutions existent, il s'agit des médecines alternatives. Dans un premier temps, nous présentons les diverses manières d'étudier le sommeil, afin de différencier les insomnies réelles des simples troubles temporaires. Nous évoquons également les répercussions de cette pathologie dans la société. Dans un second temps, nous abordons les médecines alternatives, dont fait partie la phytothérapie, qui sont de plus en plus répandues. A travers des études scientifiques, nous montrons que l' efficacité de la lavande officinale, de la valériane, de la camomille allemande et de la passiflore n'est pas toujours avérée. Il est alors intéressant de présenter les pathologies ou troubles dans lesquels leur usage est justifié afin de diminuer la consommation d'hypnotiques. Enfin, nous passons en revue les autres choix thérapeutiques de l'insomnie, qui pourraient aussi être utilisés en relais ou substitution des hypnotiques, tels que la thérapie cognitivo-comportementale ou encore la mélatonine.LYON1-BU Santé (693882101) / SudocSudocFranceF

Développement et modélisation de plateformes à ondes acoustiques de surface guidées (caractérisation des propriétés mécaniques de films minces mésoporeux)

Ces travaux de thèse présentent le développement de capteurs à ondes acoustiques, plus particulièrement de capteurs à ondes de Love, à l aide de matériaux mésoporeux. La première partie de ces travaux a porté sur la mise au point d une méthode de caractérisation du module de rigidité d un film mésoporeux déposé sur un capteur et soumis à un flux d humidité. Le banc de mesure développé permet d effectuer simultanément des mesures acoustiques et ellipsométriques. Les variations du module de rigidité d un film mésoporeux d oxyde de titane en fonction du taux d humidité ont ensuite été calculées à l aide d une procédure d ajustement de courbe entre les résultats expérimentaux et un modèle numérique dédié modélisant la propagation des ondes de Love dans la structure multicouche. Nous avons ainsi montré que l influence de la sorption sur le comportement mécanique d un film mésoporeux est un facteur important à prendre en compte, notamment lors de la conception de micro-capteurs. Par la suite, des dispositifs recouverts de SiO2 et de TiO2 mésoporeux ont été développés pour différentes applications: la détection de composés organiques volatils, la détection d espèces biologiques et le suivi d une réaction de photocatalyse. Enfin, nous avons réalisé des capteurs recouverts d une unique couche mésoporeuse de TiO2 assurant simultanément les fonctions de guide d onde et de couche sensible, permettant d augmenter de manière significative la sensibilité du capteur.This research thesis presents the development of acoustic wave sensors, particularly Love wave sensors, using mesoporous materials. The first part of this work has focused on the development of a method to characterize the stiffness modulus of a mesoporous film, deposited on a sensor, and under humidity exposure. The experimental setup allows simultaneous acoustic and ellipsometric measurements. Changes in the stiffness modulus of a mesoporous titania film as a function of humidity were calculated using a curve-fitting procedure between experimental results and a numerical model dedicated to modeling the Love waves propagation in the structure. We have shown that the influence of sorption on the mechanical behavior of a mesoporous film is an important factor to consider, especially in the design of micro-sensors. Subsequently, devices coated with SiO2 and TiO2 mesoporous were developed for different applications: the detection of volatile organic compounds, the detection of biological species and the monitoring of a photocatalysis reaction. Finally, we realized sensors coated with a single layer of mesoporous TiO2 that performs the functions of waveguide and sensitive layer, which enable to increase significantly the sensor sensitivity.BORDEAUX1-Bib.electronique (335229901) / SudocSudocFranceF

Simultaneous determination of wave velocity and thickness on overlapped signals using Forward Backward algorithm

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Caractérisation Ultrasonore de silicium poreux

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Ultrasonic characterization of mesoporous thin films

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A Novel Design of Surface Acoustic Wave Device: Towards Sensor Sensitivity Enhancement

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