Physique
Analytical models for the interactions between a gas mixture and Quartz Micro Balance Sensor array based on polymers
The aim of this work is to develop analytical models for the thermodynamic equilibrium at the interfaces (gas mixture / Quarz Micro Balance sensor arrays based on conducting polymers). Differential equations, which describe the change in the partial sensitivities of the sensor array elements depending on the gas mixture components concentrations, and the sensor array parameters, have been developed. Moreover, the responses of the sensor array as a function of the concentrations of the gas mixture components have been modeled Voir les détails
Mots clés : thermodynamic equilibrium, analytical models, gas mixture, Quartz Micro Balance Sensor array, polymers
Room temperature and seed layer free electrochemicalo elaboration of ZnO-nanowires and thin films highly c-axis oriented
In this present work we report the electrodeposition at room-temperature and without seed-layer of well-aligned and highly c-axis oriented ZnO nanowires and ZnO thin films.The electrodeposition was performed in a classical three electrodes electrochemical cell, under potentiostatic mode and without stiring. The substrates used were molybdenum foil, ITO-glass and aluminium foil.The electrolytic bath was initially composed of 5mM ZnCl2, 5mM H2O2 and 100 mM KCl as supporting electrolyte, the pH value being about 6.8. The ZnCl2 concentration was progressively modified, and this gives morphological modification of the deposits.Samples were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), and Raman spectroscopy to give information about microstructure, morpholohy and crystalline phases.The morphology observed by SEM showed that the increasing of ZnCl2concentration will increase the average diameter of the ZnO-nanowires, until obtaining thin films. DRX spectra confirm the elaboration of ZnO-deposits with highly c-axis orientation.These important result will promote the facile use of electrodeposition to elaborate ZnO nanostructures and thin films for several technological applications as nanogenerators, SAW devices, DSSC, ETA solar-cells, water-splitting, sensing, etc. Voir les détails
Mots clés : ZnO, nanowires, thin film, electrodeposition
ELECTRODEPOSTION OF ZnO NANOWIRES FOR ENERGY HARVESTING
Zinc oxide is a transparent n-type semiconductor with a direct bandgap ranging between 3.3 and 3.5 eV. Polycrystalline ZnO has found numerous interesting applications such as piezoelectric transducers varistors , phosphors, transparent conducting films, transparent windows or nanostructured electrode for solar cells. ZnO nanostructures such as nanowires (NWs) and nanorods (NRs) showed attractive characteristics for certain applications ZnO, is among the most interesting materials in terms of piezoelectric properties that are relatively large compared to other non-ceramic piezoelectric materials . It also has the advantage of being easily burn which is of great interest for microtechnolog.To get, the ZnO thin films and nanowire must present a good cristallinity with preferential orientation (002) direction. Also, films electrodeposited must have good morphological properties, and NW must show good alignment and have direction of growth perpendicular to the substrate. This work is related to the fabrication of ZnO nanowires and nanrcords at room temperature also we showed the influence of the concentration of ZnCl2 on the morphological and structural properties of the deposits made by electrochemical route (NW and thin films). We made these deposits in an aqueous solution at room temperature and without buffer layer. Voir les détails
Mots clés : ZnO, nanowires, thin film, electrodeposition.
Electrochemical synthesis of ZnO thin film and nanowire for piezoelectric applications
ZnO thin films and ZnO nanowire (NW) having piezoelectric qualities can be used in respectively SAW devices (Surface Acoustic Wave) and nanogenerators. In this work, we are interested in optimizing experimental conditions of ZnO electrodeposition to obtain thin films and nanowire with good piezoelectric performances. To achieve this goal, the ZnO thin films and nanowire must firstly present a good cristallinity with preferential orientation along (002) direction. Also, films electrodeposited must have good morphological properties (not porous and with insignificant surface rugosity), and NW must show good alignment and have direction of growth perpendicular to the substrate. The electrodeposition of ZnO was performed in a classical three electrodes electrochemical cell, under potentiostatic mode and at room temperature. The substrate was a molybdenum foil of 0.1 mm thick and with 99.95% purity. The electrolytic bath was initially composed of 5mM ZnCl2, 5mM H2O2 and 100 mM KCl (supporting electrolyte), pH value being about 6.8. The initial conditions which give a well aligned of ZnO-NW (see fig. 1) were progressively modified in order to obtain a ZnO thin film. Samples were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive X-ray analysis (EDX) and Electrochemical impedance spectroscopy (EIS), to obtain information about microstructure, morphology, composition and electronic properties of the films and nanostructures electrodeposited. Voir les détails
Mots clés : ZnO, nanowires, thin film, electrodeposition, piezoelectric.
Simulation numérique du fonctionnement en réceptiond’un hydrophone piézoélectrique à PVDF
Pour une utilisation correcte des transducteurs ultrasonoresaussi bien dans les applications médicales que dans le contrôle non destructif, une caractérisation préalable deschamps ultrasonores rayonnés par ces derniers est nécessaire.Ces champs sont le plus souvent mesurés à l’aide d’unhydrophone piézoélectrique. Dans ce travail, nous proposonsun modèle théorique décrivant les propriétés de transmissiontemporelles de l’hydrophone. Ce modèle permet la détermination de sa réponse impulsionnelle dans le domainetemporel ou de sa fonction de transfert dans le domainefréquentiel en réception. Il permet également le calcul de sonimpédance électrique équivalente. Voir les détails
Mots clés : PVDF, ultrasons, impulsionnelle, hydrophone, fonction de transfert
Spatio-temporal deconvolution of pulsed ultrasonic fields received by a transducer of linear aperture : a simulation study
In ultrasonic field measurements, the signal delivered by the receiving transducer is affected by the receiver spatio temporal transmission properties. The pressure is spatially averaged over its finite-size aperture. Furthermore, frequency variations of its transfer function may distort the output signal. The efficiency of the deconvolution of these effects is shown by means of numerical simulations. The pulsed pressure field radiated by a wideband 10.3mm-radius planar transducer, with a central frequency fc = 2.25 MHz ( c: corresponding ultrasonic wavelength in water) is considered. The receiver is a linear aperture 25 μm- thick PVDF membrane hydrophone. The study shows that the quality of the reconstructed signal depends strongly upon the signal-to-noise ratio (SNR), the aperture dimensions and the distance from the source. For an aperture of length L = 2.6 mm ≈3.9c, placed on axis at z = 3 mm, correlation coefficients between the reconstructed pressure and the original one, rppˆ , of 0.999, 0.988 and 0.655 have been obtained, for SNRs of 60, 40 and 20 dB respectively. For a greater aperture (L = 4.6=mm ≈6.9c) and SNR = 40 dB, no satisfactory results could be obtained at this distance ( rppˆ = 0.912). At a greater axial distance (z = 20 mm), better deconvolution results could be achieved ( rppˆ = 0.928). Voir les détails
Mots clés : PVDF hydrophones, SNR, Wiener filtre, aperture, spatio -temporal
Champs Thermiques Sous L’effet de la RéactionChimique du Reformage Interne Direct d’une PileSOFC
Cette étude présente les champs thermiques d’une pileà combustible standard (Ni-YSZ//YSZ//LSM) type SOFC à anodesupportée. Cette étude est faite dans le plan perpendiculaire àl’écoulement des gaz. La PàC est alimentée par l’air et lecarburant; CH4, H2, CO2, CO et H2O d’où la naissance duphénomène du reformage interne direct (RID-SOFC). Elle estbasée sur les réactions chimiques de reformage; la réaction devaporeformage et la réaction du gaz à l’eau. Le but principal dece travail est la visualisation des champs thermiques sous l’effetdes réactions chimiques globales et la confirmation ducomportement thermique de cette réaction chimique. Les champsthermiques sont obtenus par un programme informatique(FORTRAN). Voir les détails
Mots clés : Pile à combustible SOFC, Reformage interne directe, Réaction chimique globale, Carburant, Anode supportée, Champsthermiques.
Étude et Simulation d’une Structure à PuitsQuantique à base de ZnTe / ZnxCd1-xTe/ZnTe
Dans cet article, nous avons étudié et simulé la structure d’un puits quantique à base de ZnxCd1-xTe /ZnTe. Nous tenons en compte l’influence de la densité des porteurs, la composition de l’alliage et la température sur le gain optique d’une structure à puits quantique unique ZnxCd1-xTe/ZnTe. L'utilisation de ZnTe comme barrière conduit à l'amélioration du confinement des porteurs dans le puits quantique ZnxCd1-xTe. Le gain optique a été calculé par le modèle parabolique d’Assada. Ceci nous a permis d’améliorer le gain optique aux températures élevées. Pour une densité N=5.1018cm-3, une fraction molaire x=0.9 et à une température T=400K, on a obtenu un gain optique de 5000 cm-1pour l’émission vert. Dans l’intervalle où x varie de 0.2à 0.9, le gain optique maximal varie entre 5000 et 7000cm-1 dans une gamme d’émission (vert–rouge) respectivement. Voir les détails
Mots clés : : Matériaux, Puits quantique, laser à semiconducteur, gain optique, CdZnTe, optoélectronique
Modélisation thermique du problème de soudage par friction malaxage FSW dansun système de coordonnées mobile
Dans ce travail, une modélisation du transfert dechaleur induit par le procédé de soudage FSW estmenée sur des tôles d’alliage d’aluminium. Enutilisant le modèle de source de chaleur deColegrove (2000), une simulation numériquetridimensionnelle est faite avec le code COMSOLMultiphisics basée sur la méthode des éléments finis.Le système de coordonnées est supposé lié à l’outil.Les résultats obtenus montrent une bonneapproximation du phénomène selon les référencesbibliographiques Voir les détails
Mots clés : transfert de chaleur, FSW, méthode des éléments finis, COMSOL-Multiphisics.
Simulation numérique 3D de la convection naturelle dans une cavité inclinée différentiellement chauffée par la méthode spectral « projection-diffusion »
L’objectif de ce travail est de faire une étude numérique tridimensionnelle des écoulements de convection naturelle dans une cavité d’air inclinée différentiellement chauffée. Pour cela, un code de calcul 3D a été utilisé pour résoudre les équations de Navier-Stokes tridimensionnelles pour des fluides incompressibles. Ce code est basé sur la méthode spectrale de « projection- diffusion » en collocation Chebyshev qui fait partie des méthodes dites de précision infinie. La mise sous forme adimensionnelle des équations gouvernantes fait apparaître des paramètres de contrôle, à savoir : le nombre de Rayleigh Ra varie de 103 à 107, le nombre de Prandtl Pr=0.71, le rapport de forme AZ et enfin l’angle d’inclinaison de la cavité varie de 0° à 60°, dont nous avons examiné leurs influences sur la structure dynamique et thermique de l’écoulement, ainsi que sur le transfert de chaleur. Les résultats obtenus montrent qu’il existe une composante de vitesse non nulle suivant la troisième direction, sa distribution est notable près des parois terminales adiabatiques particulièrement aux coins de la cavité, sa valeur croit lorsque le nombre de Rayleigh augmente et diminue avec l’augmentation de l’angle d’inclinaison. Le nombre de Nusselt global, calculé près de la paroi froide et chaude, montre que l’échange thermique est très important lorsque la valeur de l’angle d’inclinaison est nulle. Voir les détails
Mots clés : convection naturelle, milieu confiné, gradient de température, Méthode spectral