A probabilistic model to predict the formation and propagation of crack networks in thermal fatigue

International audienceA probabilistic model is presented to predict the formation and propagation of crack networks in thermal fatigue. It is based on a random distribution of sites where cracks initiate and on the shielding phenomenon corresponding to the relaxed stress field created around cracks. Currently, the model considers only heterogeneous uniaxial stress loading even if thermal fatigue is multiaxial. However, the first simulations on a uniaxial mechanical loading representative of the stress gradient that appears in thermal fatigue shocks are in qualitative agreement with experimental results. The larger the stress amplitude, the denser the crack network and the smaller the crack sizes

On the formation of crack networks in high cycle fatigue

International audienceA probabilistic model based on an initial distribution of sites is proposed to describe different aspects of the formation, propagation and coalescence of crack networks in thermomechanical fatigue. The interaction between cracks is modeled by considering shielding effects

Development and characterization of graphene, fluorinated graphene, and graphene/boron nitride heterostructures based devices as a prelude to gas detection

Cette thèse a pour but le développement et l’étude d'un capteur de gaz ultrasensible et sélectif à base de graphène. Nous présentons la technologie utilisée pour la réalisation des capteurs intégrant une monocouche de graphène : photolithographie et transfert de couches. Les techniques de caractérisation globales (microscopie optique, AFM, Raman…) permettant un diagnostic des rubans de graphène et assurent une bonne reproductibilité des procédés technologiques. Nous présentons les résultats de caractérisation sous gaz sur une large gamme de températures et de concentrations, y compris les très faibles concentrations de NO2 et NH3. Nous avons également cherché les moyens de limiter les instabilités liées au substrat et améliorer la sensibilité du capteur par la mise en place d’une hétérostructure « all-CVD » graphène/BN. Enfin, nous avons étudié les possibilités d’accroître la sélectivité du dispositif par une technique de fluoration innovante du graphène avec une étude complète XPS pour tester la stabilité en température et en temps des couches de graphène fluorées et leur sélectivité chimique.This thesis aims at the development and study of a highly sensitive and selective graphene-based gas sensor. We present the technology used for the realization of sensors integrating a single layer of graphene: photolithography and transfer of layers. Characterization techniques (optical microscopy, AFM, Raman, etc.) ensure a diagnosis of graphene ribbons and allow good reproducibility of technological processes. We present the results of gas characterization over a wide range of temperatures and concentrations, including very low NO2 and NH3 concentrations. We also looked at ways to limit substrate instabilities and improve sensor sensitivity through the introduction of a graphene/BN “all-CVD” heterostructure. Finally, we studied the possibilities of increasing the selectivity of the device by an innovative fluorination technique of graphene with a complete XPS study to assess the temperature and time stability of fluorographene layers and their chemical selectivity

Fabrication et caractérisation de dispositifs à base de graphène, graphène-fluoré et d’hétérostructures graphène/nitrure de bore en vue d’applications à des capteurs de gaz

This thesis aims at the development and study of a highly sensitive and selective graphene-based gas sensor. We present the technology used for the realization of sensors integrating a single layer of graphene: photolithography and transfer of layers. Characterization techniques (optical microscopy, AFM, Raman, etc.) ensure a diagnosis of graphene ribbons and allow good reproducibility of technological processes. We present the results of gas characterization over a wide range of temperatures and concentrations, including very low NO2 and NH3 concentrations. We also looked at ways to limit substrate instabilities and improve sensor sensitivity through the introduction of a graphene/BN “all-CVD” heterostructure. Finally, we studied the possibilities of increasing the selectivity of the device by an innovative fluorination technique of graphene with a complete XPS study to assess the temperature and time stability of fluorographene layers and their chemical selectivity.Cette thèse a pour but le développement et l’étude d'un capteur de gaz ultrasensible et sélectif à base de graphène. Nous présentons la technologie utilisée pour la réalisation des capteurs intégrant une monocouche de graphène : photolithographie et transfert de couches. Les techniques de caractérisation globales (microscopie optique, AFM, Raman…) permettant un diagnostic des rubans de graphène et assurent une bonne reproductibilité des procédés technologiques. Nous présentons les résultats de caractérisation sous gaz sur une large gamme de températures et de concentrations, y compris les très faibles concentrations de NO2 et NH3. Nous avons également cherché les moyens de limiter les instabilités liées au substrat et améliorer la sensibilité du capteur par la mise en place d’une hétérostructure « all-CVD » graphène/BN. Enfin, nous avons étudié les possibilités d’accroître la sélectivité du dispositif par une technique de fluoration innovante du graphène avec une étude complète XPS pour tester la stabilité en température et en temps des couches de graphène fluorées et leur sélectivité chimique

Modèle probabiliste pour la description du faïençage thermique

Les canalisations des circuits de Refroidissement de Réacteur à l'Arrêt (RRA) de centrale nucléaire sont soumises à des chargements thermiques dans les zones de mélange entre fluides froid et chaud. Ces fluctuations thermiques entraînent la formation de réseaux de fissures ou faïençage thermique. Sous deux hypothèses principales -- la germination continue de mésofissures et la présence d'une zone d'obscurcissement autour de mésofissures existantes -- cette étude propose un modèle probabiliste permettant de caractériser la saturation du réseau ainsi que les densité de mésofissures actives, activées et stoppées en relation avec leurs tailles respectives. Cette modélisation probabiliste permet de caractériser l'état d'endommagement de la structure afin d'évaluer son intégrité. Le modèle est appliqué au cas d'un chargement estimé pour des essais de fatigue thermique afin de comparer les résultats du modèle aux différents réseaux de fissures observés expérimentalement