Water transfer and crack regimes in nano-colloidal gels

International audienceDirect observations of the surface and shape of model nano-colloidal gels associated with measurements of the spatial distribution of water content during drying show that air starts to significantly penetrate the sample when the material stops shrinking. We show that whether the material fractures or not during desiccation, as air penetrates the porous body, the water saturation decreases but remains almost homogeneous throughout the sample. This air-invasion is at the origin of another type of fracture due to capillary effects; these results provide a new insight in the liquid dynamics at the nano-scale. PACS number(s): 47.56.+r, 68.03.Fg, 81.40.N

Extracorporeal Membrane Oxygenation for Severe Acute Respiratory Distress Syndrome associated with COVID-19: An Emulated Target Trial Analysis.

RATIONALE: Whether COVID patients may benefit from extracorporeal membrane oxygenation (ECMO) compared with conventional invasive mechanical ventilation (IMV) remains unknown. OBJECTIVES: To estimate the effect of ECMO on 90-Day mortality vs IMV only Methods: Among 4,244 critically ill adult patients with COVID-19 included in a multicenter cohort study, we emulated a target trial comparing the treatment strategies of initiating ECMO vs. no ECMO within 7 days of IMV in patients with severe acute respiratory distress syndrome (PaO2/FiO2 <80 or PaCO2 ≥60 mmHg). We controlled for confounding using a multivariable Cox model based on predefined variables. MAIN RESULTS: 1,235 patients met the full eligibility criteria for the emulated trial, among whom 164 patients initiated ECMO. The ECMO strategy had a higher survival probability at Day-7 from the onset of eligibility criteria (87% vs 83%, risk difference: 4%, 95% CI 0;9%) which decreased during follow-up (survival at Day-90: 63% vs 65%, risk difference: -2%, 95% CI -10;5%). However, ECMO was associated with higher survival when performed in high-volume ECMO centers or in regions where a specific ECMO network organization was set up to handle high demand, and when initiated within the first 4 days of MV and in profoundly hypoxemic patients. CONCLUSIONS: In an emulated trial based on a nationwide COVID-19 cohort, we found differential survival over time of an ECMO compared with a no-ECMO strategy. However, ECMO was consistently associated with better outcomes when performed in high-volume centers and in regions with ECMO capacities specifically organized to handle high demand. This article is open access and distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial No Derivatives License 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/)

Etude de l'influence de la structure et de la composition de matériaux hybrides monolithiques sur les propriétés optiques (luminescence et absorption non-linéaire)

Sol-gel chemistry is a potent approach for the realization of optical materials, and enables chromophores incorporation in materials making the soft process a gateway for many applications. In this work, we focused on monolithic sol-gel materials, heavily doped with optically active chromophores for the realization of solid-sate optical power limiting devices in the visible and near-infrared range.The elaboration and optimization of compatibles sol-gel matrices with those chromophores was the first step. An investigation of the different synthesis parameters and the nature of the precursors on the materials nanostructure were done, together with the creation of high speed gelation processes to enable the incorporation of very high chromophores contents.Using these approaches, the preparation of highly doped materials for optical power limiting in the visible and the near infrared range was successful, and the impact of the matrices on chromophores properties was studied. Evaluation of optical limiting properties of these materials revealed exceptional performance in the visible range and promising results for the NIR range.Finally, isotropic and anisotropic gold spheres were prepared and incorporated inside the materials. The resulting composites showed enhancements of the non-linear properties of the chromophores inside the matrix, and dramatic improvement of the optical power limiting efficiency was achieved.Le procédé sol-gel permet la réalisation de matériaux optiquement performants et la possibilité d’intégrer diverses molécules dans ces systèmes ouvre les portes à des applications dans de nombreux domaines. Nous nous sommes intéressés en particulier à la réalisation de matériaux sol-gel monolithiques, fortement dopés avec des molécules actives, dans le cadre de la réalisation de limiteurs optiques performants dans le visible et dans l’infrarouge.La mise au point de procédés et de matrices sol-gel compatibles avec divers types de chromophores a tout d’abord été effectuée. Une investigation des paramètres expérimentaux et de la nature des précurseurs influençant la microstructure des matériaux a été réalisée, ainsi que la mise au point de méthodes de gélification accélérée capables de piéger efficacement les chromophores dans les matrices sol-gel même à de très hautes concentrations.Le dopage des matrices obtenues avec différents chromophores pour la limitation optique dans le visible et dans l’infrarouge s’en est suivi, avec une étude de l’impact des matrices sur les propriétés optiques des dopants. L’évaluation des performances en limitation a révélé les performances exceptionnelles des systèmes étudiés dans le visible, et des résultats prometteurs pour l’infrarouge.Enfin, la synthèse de nanoparticules d’or isotropes et anisotropes et leur incorporation dans les matériaux préparés a permis de mettre en évidence des effets d’exaltation importants sur les propriétés non-linéaires des chromophores au sein des matrices sol-gel et permettent d’améliorer les performances en limitation de manière considérable

Study of structure and composition influence of monolithic hybrid materials on optical properties (luminescence and non-linear absorption)

Le procédé sol-gel permet la réalisation de matériaux optiquement performants et la possibilité d’intégrer diverses molécules dans ces systèmes ouvre les portes à des applications dans de nombreux domaines. Nous nous sommes intéressés en particulier à la réalisation de matériaux sol-gel monolithiques, fortement dopés avec des molécules actives, dans le cadre de la réalisation de limiteurs optiques performants dans le visible et dans l’infrarouge.La mise au point de procédés et de matrices sol-gel compatibles avec divers types de chromophores a tout d’abord été effectuée. Une investigation des paramètres expérimentaux et de la nature des précurseurs influençant la microstructure des matériaux a été réalisée, ainsi que la mise au point de méthodes de gélification accélérée capables de piéger efficacement les chromophores dans les matrices sol-gel même à de très hautes concentrations.Le dopage des matrices obtenues avec différents chromophores pour la limitation optique dans le visible et dans l’infrarouge s’en est suivi, avec une étude de l’impact des matrices sur les propriétés optiques des dopants. L’évaluation des performances en limitation a révélé les performances exceptionnelles des systèmes étudiés dans le visible, et des résultats prometteurs pour l’infrarouge.Enfin, la synthèse de nanoparticules d’or isotropes et anisotropes et leur incorporation dans les matériaux préparés a permis de mettre en évidence des effets d’exaltation importants sur les propriétés non-linéaires des chromophores au sein des matrices sol-gel et permettent d’améliorer les performances en limitation de manière considérable.Sol-gel chemistry is a potent approach for the realization of optical materials, and enables chromophores incorporation in materials making the soft process a gateway for many applications. In this work, we focused on monolithic sol-gel materials, heavily doped with optically active chromophores for the realization of solid-sate optical power limiting devices in the visible and near-infrared range.The elaboration and optimization of compatibles sol-gel matrices with those chromophores was the first step. An investigation of the different synthesis parameters and the nature of the precursors on the materials nanostructure were done, together with the creation of high speed gelation processes to enable the incorporation of very high chromophores contents.Using these approaches, the preparation of highly doped materials for optical power limiting in the visible and the near infrared range was successful, and the impact of the matrices on chromophores properties was studied. Evaluation of optical limiting properties of these materials revealed exceptional performance in the visible range and promising results for the NIR range.Finally, isotropic and anisotropic gold spheres were prepared and incorporated inside the materials. The resulting composites showed enhancements of the non-linear properties of the chromophores inside the matrix, and dramatic improvement of the optical power limiting efficiency was achieved

Etude de l'influence de la structure et de la composition de matériaux hybrides monolithiques sur les propriétés optiques (luminescence et absorption non-linéaire)

Le procédé sol-gel permet la réalisation de matériaux optiquement performants et la possibilité d intégrer diverses molécules dans ces systèmes ouvre les portes à des applications dans de nombreux domaines. Nous nous sommes intéressés en particulier à la réalisation de matériaux sol-gel monolithiques, fortement dopés avec des molécules actives, dans le cadre de la réalisation de limiteurs optiques performants dans le visible et dans l infrarouge.La mise au point de procédés et de matrices sol-gel compatibles avec divers types de chromophores a tout d abord été effectuée. Une investigation des paramètres expérimentaux et de la nature des précurseurs influençant la microstructure des matériaux a été réalisée, ainsi que la mise au point de méthodes de gélification accélérée capables de piéger efficacement les chromophores dans les matrices sol-gel même à de très hautes concentrations.Le dopage des matrices obtenues avec différents chromophores pour la limitation optique dans le visible et dans l infrarouge s en est suivi, avec une étude de l impact des matrices sur les propriétés optiques des dopants. L évaluation des performances en limitation a révélé les performances exceptionnelles des systèmes étudiés dans le visible, et des résultats prometteurs pour l infrarouge.Enfin, la synthèse de nanoparticules d or isotropes et anisotropes et leur incorporation dans les matériaux préparés a permis de mettre en évidence des effets d exaltation importants sur les propriétés non-linéaires des chromophores au sein des matrices sol-gel et permettent d améliorer les performances en limitation de manière considérable.Sol-gel chemistry is a potent approach for the realization of optical materials, and enables chromophores incorporation in materials making the soft process a gateway for many applications. In this work, we focused on monolithic sol-gel materials, heavily doped with optically active chromophores for the realization of solid-sate optical power limiting devices in the visible and near-infrared range.The elaboration and optimization of compatibles sol-gel matrices with those chromophores was the first step. An investigation of the different synthesis parameters and the nature of the precursors on the materials nanostructure were done, together with the creation of high speed gelation processes to enable the incorporation of very high chromophores contents.Using these approaches, the preparation of highly doped materials for optical power limiting in the visible and the near infrared range was successful, and the impact of the matrices on chromophores properties was studied. Evaluation of optical limiting properties of these materials revealed exceptional performance in the visible range and promising results for the NIR range.Finally, isotropic and anisotropic gold spheres were prepared and incorporated inside the materials. The resulting composites showed enhancements of the non-linear properties of the chromophores inside the matrix, and dramatic improvement of the optical power limiting efficiency was achieved.LYON-ENS Sciences (693872304) / SudocSudocFranceF

Fast Prototyping of Silica Glass Microfluidic Chips: The Sol-Gel Route

International audienceA combination of material, patterning, and sealing method is introduced to replicate and assemble monolithic microfluidic chips made of hybrid silica glass (HSG). First, it is shown how to prepare sols suited to the replication of complex geometries out of range of conventional etching methods. Second, it is shown how to tailor the surface properties of HSG devices. The performances and the simplicity of this fast prototyping method are demonstrated using quantitative mechanical, optical, and physicochemical characterization techniques and benchmark microfluidic experiments. Finally, the high potential of HSG microfluidics to oil-recovery and chemistry applications in benchmark experiments on crude oils is established

Simulation numérique d’un essai de nano-indentation sur un matériau de critère de résistance elliptique axisymétrique

International audienceCette contribution décrit un procédé itératif à l’aide de modules sécants (compressibilité, cisaillement) afin de déterminer la charge limite d’une structure constituée d’un matériau quelconque respectant un critère de résistance elliptique. La simulation numérique d’un essai d’indentation est mise en oeuvre pour l’indenteur Berkovich. Dans le cadre de l’homogénéisation, plusieurs auteurs ont établi, à l’échelle micrométrique, un domaine de résistance macroscopique sous la forme d’un critère elliptique pour différents matériaux. La détermination des propriétés mécaniques locales des phases constitutives du matériau sollicité avec la technique de nano-indentation rencontre souvent des difficultés à l’échelle très petite (nanométrique). On peut s’affranchir de ces difficultés en confrontant les résultats de la simulation numérique présentée ci-dessus avec ceux des essais expérimentaux à une échelle micrométrique, suivi d’une approche micro-macro convenable

Full-scale experimentations on alternative materials in roads : Analysis of study practices

In France beginning in the 1990s, the topic of road construction using various alternative materials has given rise to several studies aimed at clarifying the technical and environmental feasibility of such an option. Although crucial to understanding and forecasting their behaviour in the field, an analysis of feedback from onsite experiences (back analysis) of roads built with alternative materials has not yet been carried out. The aim of the CAREX project (20032005) has been to fill this gap at the national scale. Based on a stress-response approach applied to both the alternative material and the road structure and including the description of external factors, a dedicated standardised framework for field data classification and analysis was adopted. To carry out this analysis, a set of 17 documented field experiments was identified through a specific national survey. It appears that a great heterogeneity exists in data processing procedures among studies. The description of material is acceptable while it is generally poor regarding external factors and structure responses. Structure monitoring is usually brief and mechanical loads too weak, which limits the significance of field testing. For future full-scale experiments, strengthening the realism within the testing conditions would be appropriate