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MICROGOUTTES : ETUDE DE LA PRODUCTION ET LA MANIPULATION DESMICROGOUTTES DANS LES ECOULEMENTS FLUIDIQUES, DANSLES MICROCANAUX, AUX PROFITS DU GENIE DES PROCEDES

Ces travaux de recherche s’inscrivent d’une part dans une thématique demicrofluidique digitale : La microfluidique se propose d’imaginer de nouvelles techniquesadaptées aux microsystèmes et permettent d’attribuer aux microsystèmes des propriétésd’écoulements performantes malgré le caractère fortement laminaire de ces écoulements.Un aperçu général sur la microfluidique de microgoutte est présenté, incluant unaperçu bref des techniques de fabrication et des techniques de conception des microsystèmes.Une partie de notre travail porte sur les travaux antérieurs des écoulements dans les microscanaux. Nous exposons ensuite les détails des simulations numériques (en utilisant le codecommercial, Fluent) concernant l’analyse des micro-écoulements liquides.La génération de microgouttes s’effectue habituellement par agitation mécaniquevigoureuse. Les systèmes microfluidiques offrent une alternative aux systèmes classiques.Pour cela, il existe différentes techniques d’émulsifications microfluidiques.Les microstructures véhiculent localement des quantités beaucoup moins importantes deréactif que les procédés classiques, ils permettent aussi de travailler dans des conditions desécurité quasi maximales mais aussi d’augmenter la sélectivité chimique des réactions.La première technique développée pour générer des gouttes de façon contrôlée enmicrosystème est la jonction-T, Les microgouttes générées nécessitent des techniques demanipulation pour gérer et contrôler ces microgouttes. Dans cette étude, nous avons proposédes géométries à l’objectif de produire et manipuler par voie hydrodynamique lesmicrogouttes. Des résultats importants ont été obtenus dans les deux approches (numérique àl’aide de code commercial Fluent et expérimental à travers les moyens disponibles). Voir les détails

Mots clés : Microfluidique, microcanaux, microgoutte, écoulement dispersé, production des microgouttes, manipulation des microgouttes, simulation CFD (méthode de VOF)

Formulation et caractérisation des matériaux biodégradables à base de l’acide polylactique-Plastifiants

In this study, the characterization of plasticized PLA with TEC and ATBC by melt blending method wasreported. The value of the melt flow index (MFI) observed for all samples are higher than those of neat PLA.The evaluation of the influence of the type and plasticizer content on the viscoelastic properties of PLA withDMA indicates a decrease in the storage modulus for plasticized PLA, indicating the flexibility and mobility ofthe amorphous phase of PLA caused by TEC and ATBC. UV-Visible spectroscopy shows that the twoplasticizers: TEC and ATBC have no effect on the color change of the films. The opacity values of the PLAfilms plasticized with TEC and ATBC were slightly lower than the value of the treated PLA film. X-raydiffraction shows the appearance of a strong diffraction at 16.7° assigned to the crystalline phase α, whichconfirms that the PLA has no crystalline polymorph transition. FTIR spectra indicate that there are somemolecular interactions by intermolecular hydrogen bonds between PLA and citrate ester. The thermal propertiesof plasticized PLA shows that TEC and ATBC are effective in lowering the glass transition temperature (Tg), themelting temperature (Tm) and the cold crystallization temperature (Tcc) of the PLA. In addition, its crystallinityincreases with increasing content of plasticizer. The TGA results indicated that the TEC and ATBC promote adecrease in thermal stability of the PLA. The weight loss plasticizer with heating time and at 100 °C is lesserthan at 135 °C. Leaching of TEC and ATBC results in cracks and changed color of material. The tensile testshowed that the formulations of the plasticized PLA with citrate ester (TEC and ATBC) give better mechanicalproperties by providing treated PLA. The observation by SEM confirmed there is miscibility between the PLAand plasticizer. Finally it can be said that the higher molecular weight of citrate exhibited a greater plasticizingeffect. Voir les détails

Mots clés : Polylactic acid (PLA), plasticizing, Triethyl Citrate (TEC), Acetyl Tributyl Citrate (ATBC)

COMPORTEMENT MECANIQUE DENOUVELLES RESINES HDPE DANS DES MILIEUX AGRESSIFS

Les polymères représentent une famille exceptionnelle de matériaux en raison de la variété de produits qui est possible d’en concevoir avec et la flexibilité des procédés de fabrication. L'utilisation de ces matériaux a permis de réaliser des gains substantiels sur les coûts, les temps de service et la maintenance. Malgré l'acceptation du polyéthylène (PE) comme une alternative économique pour les réseaux de tuyauterie, la sécurité reste une question clé. Cette étude porte sur la détermination des propriétés mécaniques d'une résine de HDPE à travers la paroi d’un tube. Des spécimens d'essai standard ont été fabriqués à des conditions spécifiques dans la direction longitudinale selon ISO-527. Les propriétés mécaniques sont mesurées en traction en utilisant une machine d’essai pilotée par ordinateur. Les résultats indiquent qu'il existe une nette évolution des propriétés mécaniques à travers la paroi du tuyau, ce qui confirme le comportement observé dans d'autres études de filaments de PE testés dans les conditions similaires. Ces variations sont attribuées à des gradients morphologiques et l'évolution des contraintes internes conférées par le procédé d'extrusion. Comme les tubes sont souvent exposés à des contraintes d'environnement sévères (UV et produits chimiques), qui induisent généralement des modifications de microstructure, de composition chimique ou de propriétés physiques du matériau. L'exposition du HDPE à des environnements oxydants, tels que le benzène ou autres solvants, est réalisée pour étudier les effets sur les propriétés mécaniques. Les conséquences des milieux agressifs sont discutées en fonction de la position de l'échantillon à travers l'épaisseur de la paroi du tube. Il semble que la dégradation est importante pour les solvants qui peuvent être trouvés à même le sol enterrement. Une atténuation du module d'élasticité et de la limite élastique jusqu'à 25% de la valeur initiale est observée. On pense que la dégradation des chaînes macromoléculaires (segmentation)combinée à un durcissement plastique seraient les promoteurs de l'effet de fragilisation. Une estimation de la durée de vie des tuyaux comportant des défauts est présentée sur la base des résultats fournis par une simulation par éléments finis. Le logiciel Phimeca est utilisé pour initier une étude de fiabilité sur la base de 3 cas: (i) KI critère limité par KIC, (ii) le cas PENT et (iii) le cas de croissance lente de fissures (SCG). L'indice de fiabilité (de β) a été évalué et discuté pour chaque cas en fonction de la longueur de la fissure, la pression de service et le paramètre géométrique adimensionnel représentant le rapport entre l'épaisseur de diamètre et le tuyau extérieur (SDR). Voir les détails

Mots clés : extrusion, tubes, polyéthylène, propriétés mécaniques, Cristallinité, fiabilité.

CONTRIBUTION A L’ETUDE DU COMPORTEMENT MECANIQUE DES STRATIFIES PERLON- VERRE- ACRYLIQUE SOUS DIFFERENTES SOLLICITATIONS

L’étude du comportement mécanique des stratifiés perlon verre acrylique sous différentes sollicitations restent d’une importance et d’un intérêt certain et confirmé pour l’industrie biomédicale à usage orthopédique. Ce travail se rapportant à des études théoriques et expérimentales du comportement en statique et en fatigue a été mené sur des éprouvettes prismatiques d’un stratifié verre- perlon acrylique à usage orthopédique. Trois types d’architecture reposant des 3 types d’empilement symétrique ont été élaborés et caractérisés. L’étude statique a permis de mettre en évidence les effets des séquences d’empilement de la stratification et les influences significatives du sens de découpe des échantillons par rapport au sens de moulage sur le comportement et les propriétés mécaniques de ces stratifiés. Les résultats obtenus ont montré la nécessité de mieux comprendre et de maitriser les mécanismes d’endommagement de ces matériaux. L’aspect probabiliste de la rupture est décrit de façon satisfaisante par le modèle de Weibull à deux paramètres. Des essais de choc sur des éprouvettes entaillées ont permis d’évaluer la ténacité dynamique de ces produits en appliquant la méthode de J.G. Williams. L’effet de la forme d’entaille sur ce paramètre est mise en évidence. Les résultats des essais de fatigue répétée sur le produit à empilement 2P2V-2P se caractérisent par une dispersion importante. Celle-ci qui est la conséquence de l’hétérogénéité de la structure du matériau ainsi que de la dispersion de l’essai de fatigue lui même empêche toute prévision de la durée de vie avec une bonne probabilité à l’aide de la courbe de Wôhler. Voir les détails

Mots clés : stratifiés perlon verre acrylique, méthode de J.G. Williams, courbe de Wôhler

Synthèse et étude des propriétés structurales et physiques des Nanocristaux par co-implantation ionique

L’implantation ionique a connu un grand essor ces dernières années dans la technologie des semi-conducteurs pour la formation des nanoparticules à des profondeurs contrôlées. Pour le synthétiser, le nitrure d’indium est implanté sur deux substrats : le silicium (Si) et le dioxyde de silicium (SiO2). L’implantation de l’indium et de l’azote a été réalisée sur le substrat de silicium <111> avec des énergies (13 ,35 keV) pour N et (10, 46, 180) KeV pour In et une dose moyenne de 4.30×1016 at./cm2 . L’autre implantation a été sur le dioxyde de silicium d'une épaisseur de 260 nm. Les énergies d'implantations sont (23, 63, 180KeV) pour In et (12 ,28 keV) N avec une dose moyenne de 5.20×1016 at./cm2 . Les énergies ont été choisies pour atteindre une concentration atomique de 5 à 10% à une profondeur moyenne d'environ 100 nm. Nous avons effectué des traitements thermiques sur ces derniers à 500°C suivis par un recuit complémentaire à 900°C avec la croissance du temps de recuit allant de 10 min à 9h sous un flux d’azote. Ces traitements servent à guérir les défauts de structure pour différents temps de recuit. Les analyses RBS montrent un réarrangement des atomes d’indium dans les deux matrices (Si et SiO2) à des profondeurs bien déterminées. Les échantillons ont été caractérisés par des analyses morphologique (AFM et MEB), structurales par (RBS, DRX, TEM) et optiques (Spectroscopie Raman, Spectrophotométrie UVVisible et Photoluminescence). La caractérisation structurale des nanoparticules InN dans le SiO2 confirme la formation d’InN stœchiométrique dans la phase Hexagonale, la taille de nanoparticule entre 10 -18 nm. Les mesures de photoluminescence par laser, à température ambiante, montrent un déplacement du spectre vers les grandes longueurs d’onde (décalage vers le rouge de 620 nm à 696 nm) avec la l’augmentation du temps de recuit. Dans la seconde partie de ce travail, nos avons utilisé les résultats expérimentaux comme paramètres d’entrée pour une méthode ab-initio, en l’occurrence la méthode des ondes planes augmentées linéarisées (FP-LAPW) afin d’étudier les propriétés structurales, électroniques et optiques de l’InN. Dans ce cadre, la théorie de la fonctionnelle de densité (DFT), avec les approximations du gradient généralisé (GGA) et de la densité locale (LDA), a été utilisée. Les paramètres d’équilibre ont été déterminés à savoir : le paramètre du réseau, le module de compressibilité et sa dérivée. Nos résultats sont en parfaite concordance avec les travaux disponibles dans la littérature. L’investigation des propriétés électroniques a montré l’existence d’un gap direct suivant la direction de haute symétrie Γ→Γ. Dans la partie optique, plusieurs grandeurs ont été étudiées, notamment la fonction diélectrique où on a pu, à partir de sa partie imaginaire, déceler les différentes transitions inter-bandes. Voir les détails

Mots clés : FP-LAPW, densité locale (LDA)

Modélisation de la propagation des solitons dans un milieu non linéaire

L'équation de Korteweg-de Vries (KdV) constitue un modèle unidimensionnel générique pour l'étude de la propagation non linéaire des ondes dans les milieux physiques faiblement dispersifs. Elle joue un rôle prédominant dans la théorie des solitons du fait qu’elle modélise une variétés de phénomènes non linéaires, y compris les ondes acoustiques ioniques dans les plasmas, les ondes en eau peu profonde et bien d’autres.Une question évidente se pose : comment est la propagation des ondes lorsqu’elles se déplacent sur une surface non-uni-dimensionnelle ? Qui est, bien sûr, la situation physique. Dans ce contexte, un travail de recherche approfondi a été fait dans le développement de modèles de dimension supérieure, en particulier ceux à deux dimensions. La généralisation à deux dimensions la plus naturelle de l’équation KdV est celle dérivée par Novikov et Veselov, appelée L’équation de Novikov-Veselov (NV).L’objectif de ce travail de thèse est l’étude, essentiellement théorique, des propriétés de propagation non linéaire des ondes au sein des systèmes modélisés par l’équation NovikovVeselov. La construction des solutions de type soliton a été faite. De plus, l’étude de la dynamique de propagation non linéaire des solitons pour différentes variantes de l’équation NV a été réalisée. Ce travail a fait l’objet d’une publication internationale dans le journal Applied Mathematical Modelling. Voir les détails

Mots clés : L’équation de Novikov-Veselov (NV), L'équation de Korteweg de Vries (KdV)

Contribution à la diminution des criques de rives qui apparaissent dans les bramesd’acier en coulée continue.

En coulée continue, la qualité des produits et la productivité de l'installation sontfortement dépendantes du réglage du refroidissement secondaire adopté.Le problème de recherche concerne l’ACO1 (aciérie à oxygène numéro1) localiséeà Arcelor-Mittal/Annaba. Il concerne les brames présentant des défauts de criques derives.La rupture à chaud, ou crique à chaud est un défaut majeur en solidification, quiconduit au rebut de nombreuses pièces dans différents procédés industriels tels que lasolidification en lingotière, la coulée continue de brames.Les défauts les plus répandus au niveau de la coulée continue (Arcelor-Mittal -Annaba) sont les criques de rives : Elles sont petites et fines, sur les coins, longueurenviron 50 mm, profondeur 1 à 2 mm. Elles sont à cheval sur la face et sur la rive.L’élaboration d’un modèle thermomécanique permettant de prédire les profils detempérature sur les différentes faces de la brame en fonction de son passage d’unezone de refroidissement à une autre de la machine de coulée continue et notammentsur les bords.Cette étude confirme la nécessité de considérer les défauts de criques de rives vis-àvisde leur présence au niveau des brames lesquelles sont laminées à chaud ; leproduit final étant une bobine qui doit être saine. Voir les détails

Mots clés : coulée continue, acier, brames, criques de rives

A Longitudinal P191 Single Ceramic Piezoelectric Transformer : Comparison between 3D Simulations and Experimental Results

In present study, three longitudinal piezoelectric transformers with size of 18.5×3.5×2 mm3, 26×3×1.5 mm3 and 24×3×2 mm3 are fabricated and tested with a soft PZT ( P191) piezoelectric ceramic. The input and the output part vibrate in longitudinal extensional mode. Three configurations of the input and the output voltage are proposed. The electrical measurements results are successfully compared to a three dimensional (3D) Finite Element Analysis using COMSOL Multiphysics software. Voir les détails

Mots clés : Piezoelectric transformer, 3D simulation, longitudinal vibration, Experimental characterisation

The Bayesian formulation for radiographic image segmentation of welding defect using Mumford and Shah model

In this paper, we propose to use the method ofpiecewise constant level set with the Mumford-Shah model. For imagesegmentation, the Mumford-Shah model needs to find regions andconstant values of the regions, for it we use a variational approachbased on the extraction regional information (mean and variance) forthe process segmentation in an adaptive manner, . Finally, we validate the proposed models by numerical results for radiographic image segmentation Voir les détails

Mots clés : Level set, Mumford shah model, image segmentation

Frittage de l’Hydroxyapatite HA poreuses élaborées

Au cours des dernières années, la nécessité de substituer et la réparation des tissus endommagés durs (os, articulations, dents) a augmenté en raison de maladies et les blessures.Avec la demande croissante de matériaux bioactifs pour orthopédique ainsi que la chirurgie maxillo-faciale, l'utilisation d'hydroxyapatite HA en tant que charges, les espacements et des substituts de greffe osseuse a reçu une grande attention surtout au cours des deux dernières décennies, principalement en raison de leur biocompatibilité, bioactivité et ostéoconduction en ce qui concerne les caractéristiques pour accueillir les tissus.Nous allons présenter le mode d’élaboration du d'hydroxyapatite, ensuite la densification de pastilles poreuses pour le teste de régénération. Voir les détails

Mots clés : élaboration, hydroxyapatite, frittage, porosité