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Élaboration par pulvérisation cathodique magnétron de couches minces en vue de leur utilisation comme biomatériaux. Caractérisation à l’usure et à la corrosion

RAMOUL Chems Eddine (2020)
Thèse de doctorat

The design and development of biomaterials with multifunctional surfaces by magnetron sputtering is the final objective of this work. Different mechanical and structural properties of the films obtained in monolayers (ZrN and Ta) and in multilayers (Ta / ZrN) were determined and analyzed. Investigative tools were X-ray diffraction (DRX), optical microscopy (OM) and scanning electron microscopy (MEB) and atomic force microscopy (AFM).Mechanical properties such as nanoindentation, stress measurements and adhesion tests were also carried out. The tribological and electrochemical performances of the different coatings were analyzed and compared. The Ar / N2 + O2 ratio in the plasma shows a negative influence of the O2 on the performances in wear and corrosion of ZrN Less oxygen leads to better results. The results obtained on multilayer ZrN/Ta coatings with different thicknesses show that they have intermediate properties to those of the monolayers that constitute them. Mechanical and tribological properties, low coefficient of friction of the Ta layer and good wear resistance of the ZrN layer. The M2 multilayer coating (ZrN/Ta) having the thickness of the layers which decreases with the increase in the number of periods has the best mechanical characteristics highlighted by scratch test and nanoindentation. Voir les détails

Mots clés : Biomaterials, PVD, tribology, corrosion

MODELISATION  ELECTROMAGNETIQUE DES MATERIAUX COMPOSITES EN COUCHES MINCES. APPLICATION A LA CONCEPTION DES ANTENNES MINIATURES EN HYPERFREQUENCES.

REDDAF Abdelmalek (2020)
Thèse de doctorat

The purpose of this work is the electromagnetic modeling of thin-film materials for microwave applications; to improve performances and reduce dimensions. Our work is devoted to exploiting the characteristics of the materials studied for the miniaturization of multi band antennas work in several microwave ranges.Furthermore, the high-permittivity of ferroelectric thin-film materials are used to design miniatures antennas, which gives us a reduction about 67% in size .Thus; we have designed as well as tunable antenna in the region of 57 MHz.  Another antenna is designed with the metamaterial cell engraved on the ground plane, whose choice of CSRR dimensions and its position are optimized by the particle swarm method. As a result, we obtained the miniature antenna with a reduction of 81% that operates in two frequencies 2.45 GHz and 5 GHz. Voir les détails

Mots clés : Modélisation électromagnétique, composites, couches minces, Antennes, métamatériaux

Etude de quelques modèles pour le calcul des densitésénergétiques des sites d'adsorption en utilisant lachromatographie gazeuse inverse

BOUHANK Antar (2019)
Thèse de doctorat

L'application de la Chromatographie Gazeuse Inverse (CGI) pour la détermination desgrandeurs physico-chimiques qui caractérisent l'interaction entre une molécule sonde etunsupport chromatographique est déjà ancienne puisque les premiers travaux remontent auxannées quarante. Les nombreuses possibilités offertes par cette méthode sont décrites dansplusieurs ouvrages. On se propose dans ce travail d'explorer quelques modèles d'adsorptionlocales,à savoir l’isotherme d’adsorption de Langmuir générale et de Sips pour calculer ladensité énergétique des sites d'adsorption.Pour ce faire on s'appuie surdes méthodesanalytiques et numériques. Une des méthodes analytiques utilise la notion de transformée deStieltjes, alors que la méthode numérique est basée sur la discrétisation de l’équation intégraleen un système d’équations algébriques. Voir les détails

Mots clés : chromatographie gazeuse inverse, équation intégrale, transformée de Stieltjes, isotherme d’adsorption

Droplet Breakup Regime in a Cross-Junction Device with Lateral Obstacles

Tawfiq Chekifi  (2019)
Publication

Numerical simulation using Ansys Fluent code is performed, to investigate droplet generation in cross-junction based VOF method. Droplets of water are generated by the shear stress applied by continuous phase (oil), two configurations of cross-junction are suggested; the first is a simple model no modification is performed at the outer channel, while the second model is characterized by a lateral obstacle. we study the effect of velocity ratio, viscous parameter, interfacial tension, flow condition on droplet size and frequency, the effect of lateral obstacles on droplets generation is also focused and analysed. The numerical simulations showed that the velocity ratio and interfacial tension play a significant role in determining the droplet breakup and non-breakup. On the other side, the increase of flow rate ratio can be effectively used to decrease the droplet size. In addition, droplets produced in cross-junction with lateral obstacles are generally found to be larger than that produced with the first model. Moreover, the frequency of droplet production was increasing by increasing of flow rate ratio. The numerical results show very good agreements with previous numerical and experimental works for the growth of droplet breakup, size and frequency. Voir les détails

Mots clés : Water droplet, cross-junction, CFD, VOF, microchannel.

Real Time Implementation of Grid Connected Wind Energy Systems: Predictive Current Controller

N. Hamouda, B. Babes, S. Kahla, Y. Soufi  (2019)
Article de conférence

This work, suggests a new control strategy usingFinite-Control-Set Model-Predictive-Control (FCS-MPC) for thecontrol of a wind turbine system (WTS) based on PermanentMagnet Synchronous Generator (PMSG). The consideredcontroller is separated on two parts: FCS-MPC-based on thecurrent control loop for the single switch mode rectifier tooptimally release the maximum wind power, and FCS-MPCbased on the voltage control loop for the voltage source inverterto enhance the THD of grid currents. A wind energy systemprototyping platform was developed and accomplished in thelaboratory, and the experimental results are provided to verifythe performances of the considered FCS-MPC strategies. Voir les détails

Mots clés : Finite-Control-Set Model-Predictive-Control (FCSMPC), Permanent Magnet Synchronous Generator (PMSG), Wind Turbine System (WTS), Maximum Power Point Tracking (MPPT), Grid Connected, Experimental Results

A DC/DC Buck Converter Voltage Regulation UsingAn Adaptive Fuzzy Fast Terminal Synergetic Control

Noureddine Hamouda, Badreddine BABES, Mohamed MEZAACHE  (2019)
Article de conférence

In this paper, an adaptive fuzzy fast terminalsynergetic voltage regulation for DC/DC buck converter isdesigned based on recently developed synergetic theory and aterminal attractor method. The advantages of presentedsynergetic control include the characteristics of finite timeconvergence, insensitive to parameters variation and chatteringfree phenomena. Rendering the design more robust, fuzzy logicsystems are used to approximate the unknown parameters in theproposed controller without calling upon usual modellinearization and simplifications. Taking the DC/DC buckconverter in continuous conduction mode as an example, thealgorithm of proposed synergetic control is analyzed in detail. Allthe simulation results demonstrate the effectiveness and the highdynamic capability of the proposed AF-FTSC control techniqueover the FTSC strategy Voir les détails

Mots clés : synergetic control, fuzzy logic system, terminal technique, finite time convergence, DC/DC buck converter

Effect of heat treatment on surface hardness and tribologicalbehavior of XC38 steel—approach by the experiments plans

Bourebia Mounira (2019)
Thèse de doctorat

This work aims at predicting the micro-hardness of XC38steel using the experiments plans as well asstudy of tribological behavior of thissteel. The heat treatments were considered by adopting thefactorial plans 22 methodology at two factors (temperature ‘T’ and holding time ‘t’), each at two levels(-1, +1). The results obtained allowed lead to a mathematical model predicting the micro-hardness‘Hv’ in every point of the study field. Moreover, the curves of the responses surfaces clearly show theinfluence of two factors studied (T, t) on ‘Hv’. Mechanical characterization of treated samples showedasignificant increase in the micro-hardness, which achieve to 76% for the treated sample at 850 °Cduring 2 h compared to untreated state. An investigation of wear tracks morphology shows thatfriction under a load of 10 N results in predominant adhesive wear, while a load of 2 N favorabrasive wear. Voir les détails

Mots clés : heat treatment, factorial plans, prediction, superficial hardness, tribological behavior

Elaboration et caractérisation de couches minces d'oxyde dezinc dopées aux métaux pour des applicationsphotovoltaïques et en détection de gaz.

BOUGHELOUT Abderrahmane (2019)
Thèse de doctorat

Le travail présenté dans cette thèse porte sur l’élaboration et l’étude de films d’oxydes  métalliques d’oxyde de zinc (ZnO) non dopé et dopé à l’aluminium (AZO) et d’oxyde de cuivre  (Cu2O) dont les propriétés sont modulées par la variation de la pression partielle d’oxygène (PO2) dans l’intervalle [0,05 - 1,30 mbar] tout en maintenant la pression d'argon fixée à 0,05 mbar, en vue de leur application dans différents domaines. Les dépôts ont été réalisés en utilisant la technique de pulvérisation DC et le dépôt laser pulsé (Pulsed Laser Deposition) (PLD). Les différentes propriétés des échantillons ont été étudiées à travers des analyses de diffraction de rayons X (XRD), de spectroscopie Raman, de transmissions optiques (UV – vis), de microscopie électronique à balayage (MEB) et de mesures électriques d’effet Hall et de caractéristiques courant-tension (I-V) dans le cas des hétérojonctions. Tous les résultats révèlent l’influence particulière des différents intervalles de valeur de la pression d’oxygène, sur les films déposés de ZnO et de Cu2O. Un traitement thermique par un laser infrarouge de différentes énergies, effectué sur les couches de Cu2O a affecté considérablement leurs différentes propriétés. Des hétérojonctions Cu2O/AZO et Cu2O/ZnO/AZO ont été déposées sur des substrats de verre par dépôt de laser pulsé. Elles ont aussi été caractérisées par microscopie à force atomique (AFM) et par microscopie électronique à balayage (MEB). On montre que l’insertion d’une couche de ZnO entre Cu2O et Le film AZO dans l’hétérojonction augmente la taille moyenne des grains et améliore la rugosité de la surface supérieure de l’hétérojonction (surface de la couche AZO). Les mesures de courant-tension (I-V) révèlent que les hétérojonctions réalisées, présentent des comportements remarquables de diodes. La présence du film mince intermédiaire de ZnO réduit de manière significative les courants parasites et de fuite à travers la barrière, améliore la qualité de l’hétérostructure, modifie la bande d’énergie entre les couches AZO et Cu2O en la rendant moins abrupte (plus lisse) et contribue à diminuer la possibilité de la recombinaison des porteurs de charge à l'interface, augmentant ainsi leur durée de vie. L’activité photocatalytique des films ZnO et Cu2O a été étudiée au moyen d’essais sur la photodégradation de la rhodamine B (RhB) et du méthyl-orange (MO) sous irradiation directe de rayons solaires. Une étude comparative a été menée entre le ZnO et le Cu2O pour la décoloration de la Rhodamine B et du Methyl-orange sous la lumière solaire. Les résultats ont montré que les films de ZnO présentent une activité photocatalytique plus grande avec la rhodamine B que le méthyle orange, qui présente plutôt une photodégradation plus importante avec les films de catalyseur de Cu2O. Après exposition des films à la lumière solaire pendant 6 h, un taux d'élimination de 81,69% a été obtenu pour le méthylorange sur des films de Cu2O, tandis que pour la rhodamine B, le meilleur taux d'élimination (60,85%) a été obtenu avec le ZnO.La pression partielle d’oxygène, le traitement thermique au cours des dépôts sont des paramètres clé affectant les propriétés des films d’oxydes métalliques déposés, leur conférant une application appropriée. Voir les détails

Mots clés : oxydes transparentes conducteurs, pulvérisation cathodique, caractérisation électrique, dopage des semiconducteurs, caractérisation optique, caractérisation structurale.

Thermo-physico-chemical and statistical mechanical properties of Washingtonian filifera new lignocellulosic fiber. Engineering Solid Mechanics

Djamel Edinne Gaagaiaa, Mustapha Bouakba, Abdelheq Layachi  (2019)
Publication

In this work, novel cellulosic fibers are extracted from Washingtonia Filifera (WF) plant using an environment-friendly technique. Morphological, Physico-chemical, thermal and mechanical properties are reported in this paper. Micro graphical SEM shows the presence of cells in the fiber.FTIR and XRD experimental analyzes show a cristinality index of 48.88%, and the WF fibers are found to be thermally stable until 201°C by using TGA and DTG thermographic analyzes with an appropriate activation energy of 72.46 kJ/mol, where Young modulus and tensile strength of strain were determined using tensile tests of single fiber at 2.17 GPa, 134 MPa and 26.55%, respectively. Mechanical properties are analyzed using a statistical method. Voir les détails

Mots clés : WF fibers, mechanical properties, FTIR, XRD, TGA, Statistical methods

SnS THIN FILMS DEPOSITION BY SPRAY PYROLYSIS: SOLVENT INFLUENCE

M. MESSAOUDI, M. S. AIDA, N. Attaf, S. SATTA  (2019)
Publication

Tin monosulfide (SnS) films are a new generation of absorber layers for thin ?lm heterojunction solar cell. The goal of the present study is the investigation of the role of the solvent on SnS thin films properties. Films were synthesized by ultrasonic spray pyrolysis technique. The used solution is a mixture of SnCl2.2H2O and thiourea (SC(NH2)2 precursors prepared with two different solvents: methanol and distilled water. X-ray diffraction (XRD) analysis reveals the SnS orthorhombic polycrystalline phase in different films. Using methanol as solvent leads to Sn2S3 secondary phase formation. While, film prepared with distilled water contains SnS2 as secondary phase. Scanning electron microscopy (SEM) observations reveal that films deposited with the methanol are rough with the presence of craters bubbles on the surface due to gas exo-diffusion during film growth. However, the film deposited with distilled water has a smooth, uniform, homogeneous and pinholes free surface. The electrical measurements reveal that films are p-type semiconductors, the dark conductivity increases from 3.07×10-4 (W.cm)-1 in film prepared with methanol to 5.15×10-3 (W.cm)-1 when using distilled water. We inferred that using distilled water leads to films with better quality than methanol as solvent. Voir les détails

Mots clés : Tin monosulfide, Spray pyrolysis, Thin films, solar cells