Mécanismes d'action des “Polymer Processing Aids” (PPA) dans l'élimination du défaut de peau de requin en extrusion

National audienceDepuis plus de vingt ans, des “Polymer Processing Aids” (PPA) fluorés sont utilisés industriellement pour éliminer les défauts de peau de requin en extrusion. L'objectif de ce travail est de comprendre les mécanismes d'action de ces PPA. L'influence des PPA sur la pression en filière et sur l'aspect des extrudats est d'abord étudiée, montrant simultanément une chute de pression et une élimination progressive du défaut. La formation d'un dépôt en filière est ensuite analysée par microscopie électronique à balayage (MEB). On constate l'existence d'un dépôt hétérogène de fluoropolymère, sous forme de lignes parallèles à l'écoulement, qui apparaît en deux temps. Enfin, l'évolution des profils de vitesse permet de corréler la chute de pression en filière à l'apparition de glissement à la paroi, ainsi que le glissement obtenu à la densité de dépôt

Étude de la dégradation de films polymères minces sur substrats métalliques soumis à des électrons de basses énergies

Cette thèse présente l'utilisation des électrons de basses énergies (< 100 eV) pour la modification chimique de polymères. Le travail porte sur la dégradation sous impact électronique de couches minces polymères, de l'ordre nanométrique, sur des substrats métalliques. L'étude de la dégradation a été effectuée par spectrométrie de masse, permettant ainsi l'identification des groupements chimiques résultant de l'interaction électrons-molécules et émis de la surface du matériau irradié. Trois polymères ont été choisis pour cette étude, soit le poly (téréphtalate d'éthylène), le polystyrène et un fluoropolymère biomédical conçu comme couche de protection contre les agents dégradants sur les endoprothèses vasculaires. Les deux premiers polymères ont été sélectionnés afin d'étudier le vieillissement d'un diélectrique et la faisabilité d'un procédé de modification de surface permettant un contrôle précis des altérations chimiques suite au bombardement, tout en évitant l'implantation ionique. Dans le cas du fluoropolymère, l'étude par impact électronique de basses énergies a permis de simuler les conséquences de l'interaction des rayons X servant en imagerie avec le milieu organique environnant ou le métal constituant la prothèse. Cette interaction produit des électrons de basses énergies qui occasionnent une dégradation du fluoropolymère dont les produits peuvent être toxiques à la santé du patient. Les résultats démontrent que l'irradiation électronique produit une émission anionique selon deux mécanismes distincts. L'attachement dissociatif d'électrons est caractérisé par un processus résonant avec formation d'un anion temporaire excité dont l'énergie de maximum de rendement d'émission a été évaluée en dessous de 15 eV dans le cas des trois matériaux. Le second processus de production anionique est principalement caractérisé par une rupture directe non résonante de la liaison moléculaire (dissociation dipolaire) dont les énergies de seuil sont supérieures aux énergies de maximum de rendement de l'attachement dissociatif. Les fonctions d'émission cationique ne présentent aucun maximum d'émission caractéristique de l'attachement dissociatif et indiquent que seuls les processus non résonants produisent des ions positifs lors de la dégradation électronique. Suite aux résultats obtenus, des processus de dégradation sont suggérés, expliquant les mécanismes de dégradation de ces polymères sous irradiation électronique de basses énergies

Optimisation de la gravure de macropores ordonnés dans le silicium et de leur remplissage de cuivre par voie électrochimique (application aux via traversants conducteurs)

Ces travaux de thèse portent sur la fabrication de via traversants conducteurs, brique technologique indispensable pour l intégration des composants microélectroniques en 3 dimensions. Pour ce faire, une voie tout-électrochimique a été explorée en raison de son faible coût de fabrication par rapport aux techniques par voie chimique sèche. Ainsi, la gravure de macropores ordonnés traversants a été réalisée par anodisation du silicium en présence d acide fluorhydrique puis leur remplissage de cuivre par dépôt électrochimique. L objectif est de faire du silicium macroporeux une alternative crédible à la gravure sèche (DRIE) pour la structuration du silicium.Les conditions de gravure de matrices de macropores ordonnés traversants ont été étudiées à la fois dans des substrats silicium de type n et p faiblement dopés. La composition de l électrolyte ainsi que le motif des matrices ont été optimisés afin de garantir la gravure de via traversants de forte densité et à facteur de forme élevé. Une fois gravés, les via traversant ont été remplis de cuivre. En optimisant ces paramètres une résistance minimale égale à 32 m /via (soit 1,06 fois la résistivité théorique du cuivre à 20C) a été mesurée.These thesis works deal with the achievement of Through Silicon Via (TSV) essential technological issue for microelectronic device 3D integration. For this purpose, we opted for a full-electrochemical way of TSV production because of lower fabrication costs as compared to dry etching and deposition techniques. Indeed, ordered through silicon macropores were carried out by silicon anodization in hydrofluoric acid-containing solution and then filled by copper electrochemical deposition. The main objective is to determine if the macroporous silicon arrays can be a viable alternative as Deep Reactive Ion Etching (DRIE).The etching parameters of through silicon macropore arrays were studied both in low-doped n- and p-type silicon. The electrolyte composition as well as the density of the initiation sites was optimized to enable the growth of high aspect ratio, high density through silicon ordered macropores. After silicon anodization, through via were filled with copper. By optimizing the copper deposition parameters (bath composition and applied potential), the resistance per via was measured equal to 32 m (i.e. 1.06 times higher than the theoretical copper bulk resistivity).TOURS-Bibl.électronique (372610011) / SudocSudocFranceF

Utilisation de la modélisation par projection sur les structures latentes pour prédire les nouvelles caractéristiques de la surface de fluoropolymères traités par décharge à barrière diélectrique

Ce mémoire présente les démarches qui ont menées à l’obtention d’un modèle statistique pouvant prédire les propriétés d’une surface de fluoropolymère traitée en défilant entre les électrodes d’un système de décharge à barrière diélectrique (DBD) en caractérisant le procédé plasma utilisé. Le réacteur plasma utilisé ainsi que les différents moyens de caractérisation du procédé et de la surface y sont présentés. De plus, plusieurs voies de modélisation utilisant l’algorithme de régression par projection sur les structures latentes (PLS) sont présentées. Afin de modéliser le procédé, une étude de répétabilité en temps de celui-ci a été effectuée. Cette étude avait pour but de montrer que malgré l’apparition d’une couche de dépôt non désirée à la surface de l’électrode découverte du montage DBD, la caractérisation de la surface traitée restait inchangée. Par la suite, la modélisation par PLS est présentée. Avec celle-ci, il est possible d’identifier les facteurs du procédé ayant le plus d’impacts sur la modification de surface. Ces facteurs sont la nature du film de fluoropolymère utilisé comme substrat, la vitesse de défilement de ce film de polymère entre les électrodes de la DBD, le rapport cyclique du signal électrique servant à entretenir la décharge plasma, et le temps de résidence du gaz porteur et du précurseur dans la décharge. Connaissant ces facteurs principaux, des études de cas particuliers sont présentés. Avec ces derniers, il est montré que le modèle devient de moins en moins efficace plus le dépôt est important. Des effets non-linéaires observés sur différentes propriétés de la surface traitée sont aussi observés.This master thesis contains the steps that lead to a statistical model able to predict the properties of a treated fluoropolymer surface circulating between the electrodes of a dielectric barrier discharge (DBD) system by characterization of the plasma process. The reactor used as well as different characterization apparatus of the plasma process and surface treatment are described. Moreover, different means of modelization using the projection to latent structure (PLS) algorithm are shown. To be able to model the plasma process, a preliminary study of the process repeatability in time has been made. Results of the study show that despite the apparition of an unwanted layer of deposition on the uncovered electrode during the plasma process, the surface treatment physicochemistry does not change. Subsequently, the plasma process modelization by PLS is shown. Using this technique, it is possible to identify and quantify the importance of the input factors in the model. The important factors that are highlighted are the nature of the fluoropolymer film, the line speed of the polymer film between the electrodes, the duty cycle of the electrical signal used to maintain the plasma discharge, and the carrier and precursor gas residence time in the discharge. Knowing these factors, specific case studies were made to assess the proficiency of the model to do predictions. It was observed that the model becomes less precise when the surface shows bigger change. Non-linear effects were also seen of different surface treatment properties

Comportement rhéologique et conductivité électrique de polyamides chargés de noir de carbone

National audienceDepuis plus de vingt ans, des “Polymer Processing Aids” (PPA) fluorés sont utilisés industriellement pour éliminer les défauts de peau de requin en extrusion. L'objectif de ce travail est de comprendre les mécanismes d'action de ces PPA. L'influence des PPA sur la pression en filière et sur l'aspect des extrudats est d'abord étudiée, montrant simultanément une chute de pression et une élimination progressive du défaut. La formation d'un dépôt en filière est ensuite analysée par microscopie électronique à balayage (MEB). On constate l'existence d'un dépôt hétérogène de fluoropolymère, sous forme de lignes parallèles à l'écoulement, qui apparaît en deux temps. Enfin, l'évolution des profils de vitesse permet de corréler la chute de pression en filière à l'apparition de glissement à la paroi, ainsi que le glissement obtenu à la densité de dépôt

Élaboration de revêtements nanocomposites avec des propriétés superhydrophobes, semi-conductrices et photocatalytiques

Les lignes aériennes de transport et de distribution de l’énergie électrique sont souvent exposées à diverses contraintes. Parmi celles-ci, la pollution des isolateurs constitue l’un des facteurs de première importance dans la fiabilité du transport d’énergie. En effet, la présence de pollution sur les isolateurs lorsqu’elle est humidifiée entraîne la diminution de leur performance électrique en favorisant l’apparition d’arcs de contournement. De telles pannes peuvent parfois causer des impacts socioéconomiques importants. Par ailleurs, le développement de nouveaux revêtements pour ces isolateurs peut s’avérer un moyen efficace pour les protéger contre l’apparition de l’arc de contournement. Les revêtements superhydrophobes ont fait l’objet de nombreuses études au cours de ces dernières années. Ces surfaces sont préparées en combinant une rugosité nano-microstructurée avec une faible énergie de surface. En outre, de telles surfaces ont de nombreuses applications si elles sont durables et n’ont pas d’effets nocifs sur l’environnement. L’objectif principal de la présente étude vise d’abord l’élaboration de revêtements superhydrophobes, puis l’étude de leur durée de vie, leurs propriétés diélectriques et photocatalytiques. Une grande variété de matériaux à faible énergie de surface peuvent être utilisés pour le développement de ces revêtements. Dans cette recherche, le caoutchouc de silicone (CS) est employé car il présente de nombreuses propriétés, notamment une forte hydrophobie, une résistance aux rayonnements ultraviolets, et une bonne tenue au feu sans dégagement de produits toxiques. Toutefois, le point faible de ces matériaux est la dégradation de leurs propriétés hydrophobes. Afin d’améliorer certaines propriétés du caoutchouc de silicone, des nanoparticules seront additionnées au polymère de base. La technique d’élaboration des revêtements consiste à ajouter des nanoparticules de dioxyde de titane (TiO2) au polymère de base, par des méthodes ayant un potentiel d’applications industrielles. Les paramètres d’élaboration ont été optimisés afin d'obtenir des revêtements stables présentant des angles de contact élevés avec des gouttelettes d’eau et de faibles hystérésis. Après avoir obtenu des surfaces superhydrophobes, des tests de stabilité ont été effectués dans des conditions de vieillissement accéléré tels que l'immersion dans des solutions aqueuses avec différents pH et conductivités ou la dégradation par rayonnement UV. Les résultats obtenus ont montré que l'ajout de nanoparticules de dioxyde de titane au caoutchouc de silicone permet d’améliorer l’hydrophobie et la stabilité de ce polymère. Les revêtements superhydrophobes obtenus ont pu maintenir leur superhydrophobicité après plusieurs jours d’immersion dans différentes solutions aqueuses. Ils présentent aussi une bonne stabilité lorsqu’ils sont exposés aux rayons UV ainsi qu’une stabilité mécanique. De plus, on a pu développer des revêtements nanocomposites et microcomposites avec de bonnes propriétés diélectriques. L'étude des propriétés photocatalytiques des revêtements superhydrophobes ont montré que l’adsorption des molécules réactives (polluants) sur la surface du catalyseur (TiO2) est le paramètre clé de l’activité photocatalytique. L’augmentation de la concentration de TiO2 conduit à une diminution de la concentration du polluant et par conséquent à un excellent rendement photocatalytique. Overhead power transmission lines are often exposed to various environmental conditions. Pollutants accumulating on insulators is one of the most important factors that must be considered when properly assessing an electrical network’s reliability. Humidified pollution on the surface of insulators can affect electrical performance and facilitate the occurrence of external flashovers. These power network breakdowns can have serious socio-economic impacts. An effective way to protect such surfaces against flashovers is to coat insulator surfaces with protective coatings. Superhydrophobic coatings have gained much interest in the past few decades due to their wide range of possible applications. These surfaces combine nano-microstructured roughness with low energy surfaces. Such surfaces have an even greater number of potential applications if they are durable and environmentally friendly. The primary objective of this study is the development of a superhydrophobic coating for protecting overhead insulators. These coatings are studied with regards to their expected service or useful life expectancy as well as their dielectric and photocatalytic properties. A wide variety of low surface energy materials may be used for developing these coatings. In this project, silicon rubber (SR) is used as it has unique properties, namely high water repellency, resistance to ultraviolet (UV) radiation, and good fire resistance without the emission of toxic products. However, SR loses its hydrophobic behavior over time. To improve the hydrophobicity of SR, titanium dioxide (TiO2) nanoparticles are added on the base polymer through a relatively simple process that can be utilized within an industrial setting. The deposition parameters are optimized to obtain mechanically stable coatings having high contact angles and low hysteresis. Surface stability is assessed through various accelerated aging experiments such as submerging surfaces in aqueous solutions that have varying pH and conductivity, as well as exposing surfaces to UV and mechanical impacts. The results show that the addition of TiO2 nanoparticles improves the hydrophobicity and mechanical stability of SR. The obtained superhydrophobic coatings sustain their superhydrophobicity after several days of immersion in the various aqueous solutions and also exhibit good stability against UV radiation and mechanical impact. The methods presented in this study allow for the development of nanocomposite and microcomposite coatings having good dielectric properties. An assessment of the photocatalytic properties of these superhydrophobic coatings shows that the adsorption of reactive molecules (pollutants) on the catalyst surface (TiO2) is a key parameter affecting photocatalytic activity. Increased TiO2 concentrations lead to decreased concentrations of pollutants on the surfaces and thereby improves the photocatalytic properties of the coatings

Mesures expérimentales des concentrations en oxygène sur le terrain et modélisation numérique pour évaluer le flux de diffusion dans la couverture du site minier LTA

RÉSUMÉ Différents types de recouvrements jouant le rôle de barrière à l’oxygène peuvent être utilisés pour la restauration de parcs à résidus miniers potentiellement générateurs de drainage minier acide. C’est le cas de couvertures avec effets de barrière capillaire ou CEBC. La CEBC du site LTA est la première de ce type construite au Québec. Elle a été instrumentée peu après sa construction et son comportement hydrique a été suivi pour vérifier les critères de conception et évaluer indirectement son efficacité à limiter le flux d’oxygène vers les résidus. Le présent projet vient contribuer à évaluer la performance hydrique de la CEBC du site LTA, mais cette fois en termes de mesures directes de la concentration d’oxygène, ce qui n’avait pas encore été réalisé jusqu’ici. L’objectif des travaux réalisés est d’évaluer les profils verticaux de concentration d’oxygène au niveau de stations placées sur le plateau du site et sur les pentes. Dans un premier temps, les différentes techniques actives et passives d’échantillonnage et de mesure de l’oxygène interstitiel dans les milieux poreux, qui ont déjà été ou peuvent être appliquées en rapport avec la prévention du DMA, ont été inventoriées et comparées dans une revue de littérature. Par la suite, deux procédures d’échantillonnage actives et de mesure de l’oxygène interstitiel ont été appliquées: le fonçage direct du tube échantillonneur et l’installation de pointes perforées dédiées. Dans la suite, seule la technique des pointes dédiées a été appliquée. Un essai de validation du système a été réalisé au laboratoire avant d’utiliser ce système d’échantillonnage du gaz interstitiel avec pointes perforées dédiées sur le terrain. Le but de ce test était de comparer les concentrations d’oxygène mesurées directement avec un senseur optique installé à une profondeur donnée dans des rejets miniers réactifs et les valeurs mesurées par le système d’échantillonnage à l’aide d’une pointe perforée dédiée installée à la même profondeur.----------ABASTRACT Different types of covers acting as oxygen barrier can be installed over mine waste disposal sites potentially generating acid mine drainage (AMD). These include multilayered systems such as covers with capillary barrier effects or CCBE. The CCBE at the LTA site is the first demonstration of such a cover system used in Québec. It was instrumented shortly after its construction and the hydrogeological behavior was monitored to assess its effectiveness in limiting the oxygen flux to the tailings underneath. This project complements the evaluation of the hydrogeological performance of the CCBE at the LTA site, but this time in terms of direct measurement of oxygen concentration, which had not been achieved so far. The objective of the project is to determine the vertical profiles of oxygen concentrations at different stations placed on the flat area and the slopes of the site. These sloped areas are considered problematic because of local desaturations at the top of the slopes that have been observed. In this regard, the different active and passive techniques of sampling and measuring the interstitial oxygen in porous media, which have been or may be applied in relation to the prevention of AMD, were inventoried and compared in a review of the literature. Two active sampling techniques were applied: the direct push of the sampler tube (retract-a-tip) and the installation of dedicated tips. The dedicated tips technique was further applied in this study. The technique was validated in the laboratory. The purpose of this validation was to compare the oxygen concentrations measured directly with optical oxygen sensor installed at a given depth in reactive mine wastes and the values measured by the sampling system with a perforated dedicated tips installed at the same depth

Bio-conjugaison de la fibronectine sur surface de téflon pour applications dans le domaine vasculaire

Depuis trente ans, des efforts ont été menés dans le domaine de l'ingénierie des matériaux afin de concevoir des appareils médicaux pouvant être en contact avec les tissus humains. Néanmoins l'interaction entre la surface du matériau et l'environnement physiologique entraine la plupart du temps des complications. Le laboratoire d'ingénierie des surfaces est spécialisé dans l'élaboration de surfaces biomimétiques capables d'interagir de manière proactive avec leur environnement. Pour des applications cardiovasculaires, une des stratégies consiste à utiliser des protéines de la matrice extracellulaire, comme la fibronectine, connue pour la promotion de l'adhésion des cellules endothéliales. Dans ce contexte, parce que la bioactivité de la fibronectine est fortement liée à sa conformation, l'objectif est de comparer différentes stratégies d'immobilisation en caractérisant la quantité de fibronectine immobilisée ainsi que son activité biologique. Les précédentes études menées au laboratoire ont souligné le fait que la fibronectine immobilisée par les cystéines présente une meilleur bioactivité que lorsque celle-ci est immobilisée par les groupements lysines qu'elle contient. L'actuel projet porte sur l'étude de l'influence de l'utilisation d'un bras d'ancrage hydrophile ou hydrophobe entre la protéine et la surface sur la bioactivité de la protéine. Les résultats ont d'une part montré l'efficacité des bras d'ancrage dans l'immobilisation de la fibronectine et d'autre part les limites de leur utilisation pour une étude comparative portant sur la quantification et la bioactivité de la protéine

Aluminium, nouveaux regards sur la matière : atlas, recherche et documentation. Atelier prospectif. Étape 1

ARC3017F (Montréal) + ARC3015Y (Toronto) Atelier conjoint École d'architecture de l'Université de Montréal + Daniels School of Architecture University of Toronto - Automne 201

Etude du comportement mécanique d'un joint d'étanchéité

Conception des joints d'étanchéité : résumé du rapport "RIPERT" -- Autocompensation pour les écarts dimensionnels dus aux tolérances de fabrication -- Le facteur de contact -- Accroissement de l'aire de contact -- Le facteur PV -- Problèmes lors de l'ouverture et de la fermeture de la valve -- Matériaux disponibles pour la fabrication des joints d'étanchéité -- Description des matériaux disponibles -- Critères de choix des matériaux -- Expériences sur les joints d'étanchéité -- Montage expérimental -- Programmes dédiés -- Description des joints d'étanchéité testés -- Mesures sur le joint d'étanchéité -- Tests -- Modélisation par éléments finis -- Modèle d'éléments finis du joint d'étanchéité -- Performance du modèle