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Processeur numérique/RF adaptatif pour émetteur sans fil multi-bandes multi-standard faible consommation à 5 GHz et 60 GHz
Processeur numérique/RF adaptatif pour émetteur sans fil multi-bandes multi-standard faible consommation à 5 GHz et 60 GHz


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Le domaine de la recherche dans les multi-standards, les systèmes multi-bandes, architectures, et circuits a été un thème populaire. La perspective est d'avoir des dispositifs qui peuvent être adaptés, parfaitement, aux différents réseaux tout en offrant d'excellentes fonctionnalités sur les différents technologies d’accès radio. Les architectures de transmetteurs configurables ciblant les cas d'utilisation complémentaires des WiFi-WiGig ont été étudiés. Des approches novatrices basées sur des DAC FIR semi-numériques configurables à grande vitesse sont proposées. Les DAC de FIR nécessitent des filtres longs avec des coefficients de résolution élevés pour atteindre des niveaux d'atténuation de stopband satisfaisants aux exigences de bruit hors bande. Normalement, cela limite la vitesse et se traduit par une grande surface de silicium. Dans ce travail, les techniques de conception de circuits sont développées de sorte qu'un élément de circuit unitaire réalisant un coefficient d'une fonction de transfert peut être réutilisé dans la réalisation d’un coefficient d'une autre fonction de transfert. Une puce prototype de passe-haut FIR DAC qui peut être configuré pour le fonctionnement de l'IEEE 802.11ac et les standards IEEE 802.11ad a été mise en œuvre sur une technologie CMOS 28nm FDSOI de STMicroelectronics. Le test De cette puce a démontré la validité des architectures d'émetteur proposées. Le puce prototype peut traiter des signaux des bandes de base aussi larges que 63,63 MHz et 300 MHz à une fréquence d'horloge de 1,4 GHz avec une consommation de 103,07 mW dans le 802.11ac et 86,89 mW dans le mode 802.11ad.
The vision of research into multi-standard and multi-band systems, architectures, and circuits has been to develop devices which can hope seamlessly from one network to the other while delivering excellent functionality in different radio access technologies. In this work, configurable transmitter architectures based on FIR DACs which target WiFi-WiGig complementary use cases have been studied. FIR DACs require long filters with high resolution coefficients to meet high out-of-band noise attenuation. Normally, this limits speed and results in large area. In this work, circuit techniques are developed so that a unit circuit element realizing a coefficient of one transfer function can be re-used in realizing a different-valued coefficient of another transfer function. The work also proposes topologies that exploit digital signal processing at advanced nodes to implement quadrature modulation while realizing up-conversion, digital-to-analog conversion and image and quantization filtering in one configurable FIR DAC block. A prototype high pass FIR DAC chip which can be configured for processing IEEE 802.11ac and IEEE 802.11ad signals was implemented in ST CMOS 28nm FDSOI technology. The test of this chip has demonstrated the validity of the proposed transmitter architectures. The prototype chip can process baseband signals as wide as 63.63 MHz and 300 MHz at a clock frequency of 1.4 GHz while consuming 103.07 mW in the 802.11ac and 86.89 mW in the 802.11ad modes.
Le domaine de la recherche dans les multi-standards, les systèmes multi-bandes, architectures, et circuits a été un thème populaire. La perspective est d'avoir des dispositifs qui peuvent être adaptés, parfaitement, aux différents réseaux tout en offrant d'excellentes fonctionnalités sur les différents technologies d’accès radio. Les architectures de transmetteurs configurables ciblant les cas d'utilisation complémentaires des WiFi-WiGig ont été étudiés. Des approches novatrices basées sur des DAC FIR semi-numériques configurables à grande vitesse sont proposées. Les DAC de FIR nécessitent des filtres longs avec des coefficients de résolution élevés pour atteindre des niveaux d'atténuation de stopband satisfaisants aux exigences de bruit hors bande. Normalement, cela limite la vitesse et se traduit par une grande surface de silicium. Dans ce travail, les techniques de conception de circuits sont développées de sorte qu'un élément de circuit unitaire réalisant un coefficient d'une fonction de transfert peut être réutilisé dans la réalisation d’un coefficient d'une autre fonction de transfert. Une puce prototype de passe-haut FIR DAC qui peut être configuré pour le fonctionnement de l'IEEE 802.11ac et les standards IEEE 802.11ad a été mise en œuvre sur une technologie CMOS 28nm FDSOI de STMicroelectronics. Le test De cette puce a démontré la validité des architectures d'émetteur proposées. Le puce prototype peut traiter des signaux des bandes de base aussi larges que 63,63 MHz et 300 MHz à une fréquence d'horloge de 1,4 GHz avec une consommation de 103,07 mW dans le 802.11ac et 86,89 mW dans le mode 802.11ad.
The vision of research into multi-standard and multi-band systems, architectures, and circuits has been to develop devices which can hope seamlessly from one network to the other while delivering excellent functionality in different radio access technologies. In this work, configurable transmitter architectures based on FIR DACs which target WiFi-WiGig complementary use cases have been studied. FIR DACs require long filters with high resolution coefficients to meet high out-of-band noise attenuation. Normally, this limits speed and results in large area. In this work, circuit techniques are developed so that a unit circuit element realizing a coefficient of one transfer function can be re-used in realizing a different-valued coefficient of another transfer function. The work also proposes topologies that exploit digital signal processing at advanced nodes to implement quadrature modulation while realizing up-conversion, digital-to-analog conversion and image and quantization filtering in one configurable FIR DAC block. A prototype high pass FIR DAC chip which can be configured for processing IEEE 802.11ac and IEEE 802.11ad signals was implemented in ST CMOS 28nm FDSOI technology. The test of this chip has demonstrated the validity of the proposed transmitter architectures. The prototype chip can process baseband signals as wide as 63.63 MHz and 300 MHz at a clock frequency of 1.4 GHz while consuming 103.07 mW in the 802.11ac and 86.89 mW in the 802.11ad modes.
21-01-2020
21-01-2020
Thèse
Thèse

Polymérisation coordinative par transfert de chaîne d'un diène conjugué terpénique : détermination structurale par RMN, copolymères et fonctionnalisation du poly(béta-myrcène)
Polymérisation coordinative par transfert de chaîne d'un diène conjugué terpénique : détermination structurale par RMN, copolymères et fonctionnalisation du poly(béta-myrcène)


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La polymérisation coordinative du myrcène en présence du pré-catalyseur Cp*La(BH4)2(THF)2 associé à un dialkyl magnésien a été réalisée. Des analyses effectuées sur un spectromètre RMN à haut champ 900 MHz ont permis une attribution complète et la proposition d’une méthode afin de différencier le poly(1,4-trans myrcène) de son stéréoisomère le poly(1,4-cis myrcène). La polymérisation coordinative par transfert de chaîne (CCTP) du myrcène a par la suite été entreprise en utilisant des excès de dialkylmagnésien et trialkylaluminium, conduisant au premier exemple d’application de ce concept à un monomère bio-sourcé. Des copolymérisations avec le styrène et/ou l’isoprène ont été effectuées par l’emploi de ce même système catalytique, permettant de conduire à la copolymérisation coordinative par transfert de deux diènes conjuguées (CCTcoP) ou encore la terpolymérisation coordinative par transfert de chaîne (CCTterP) des trois monomères conduisant à un poly(1,4-trans myrcène)-co-(poly1,4-trans isoprène)-co-styrène original. Par ailleurs, nous avons voulu observer la réactivité du système vis-à-vis d’un co-catalyseur à base de magnésium modifié. L’impact sur la polymérisation de l’isoprène et du styrène de la présence d’un ligand encombré et d’une chaîne alkyle sur le magnésium a été étudié. Enfin, des essais de fonctionnalisation du poly(1,4-trans myrcène) en bout de chaînes par la benzophénone ont été effectués. Le greffage d’acide polylactique sur un polymyrcène préalablement époxydé a également été entrepris.
Coordinative polymerization of myrcene using Cp*La(BH4)2(THF)2 pre-catalyst combined to a dialkyl magnesium has been realized. Analyses on a high-field NMR spectrometer 900 MHZ allowed a complete assignation and a method to distinguish poly(1,4-trans myrcene) from its stereoisomer poly(1,4-cis myrcene) has been proposed. Coordinative chain transfer polymerization (CCTP) of myrcene was realized using dialkylmagnesium and trialkylaluminium in excess, leading to first application of this concept to a bio-sourced monomer. Copolymerizations with styrene and/or isoprene were further undertaken using the same catalytic system, allowing the coordinative chain transfer copolymerization of two conjugated dienes (CCTcoP) or the coordinative chain transfer terpolymerization (CCTterP) of the three monomers, leading to an original poly(1,4-trans myrcene)-co-(poly1,4-trans isoprene)-co-styrene. Otherwise, the reactivity of the system was studied after modification of the magnesium-based co-catalyst. The impact on the isoprene and styrene polymerizations of the presence of a bulky ligand and only one alkyl chain on the magnesium was studied. Finally, we wanted to study the chain-end functionalization of the poly(1,4-trans myrcene) using benzophenone. The grafting of polylactic acid on an epoxidized polymyrcene was also realized.
La polymérisation coordinative du myrcène en présence du pré-catalyseur Cp*La(BH4)2(THF)2 associé à un dialkyl magnésien a été réalisée. Des analyses effectuées sur un spectromètre RMN à haut champ 900 MHz ont permis une attribution complète et la proposition d’une méthode afin de différencier le poly(1,4-trans myrcène) de son stéréoisomère le poly(1,4-cis myrcène). La polymérisation coordinative par transfert de chaîne (CCTP) du myrcène a par la suite été entreprise en utilisant des excès de dialkylmagnésien et trialkylaluminium, conduisant au premier exemple d’application de ce concept à un monomère bio-sourcé. Des copolymérisations avec le styrène et/ou l’isoprène ont été effectuées par l’emploi de ce même système catalytique, permettant de conduire à la copolymérisation coordinative par transfert de deux diènes conjuguées (CCTcoP) ou encore la terpolymérisation coordinative par transfert de chaîne (CCTterP) des trois monomères conduisant à un poly(1,4-trans myrcène)-co-(poly1,4-trans isoprène)-co-styrène original. Par ailleurs, nous avons voulu observer la réactivité du système vis-à-vis d’un co-catalyseur à base de magnésium modifié. L’impact sur la polymérisation de l’isoprène et du styrène de la présence d’un ligand encombré et d’une chaîne alkyle sur le magnésium a été étudié. Enfin, des essais de fonctionnalisation du poly(1,4-trans myrcène) en bout de chaînes par la benzophénone ont été effectués. Le greffage d’acide polylactique sur un polymyrcène préalablement époxydé a également été entrepris.
Coordinative polymerization of myrcene using Cp*La(BH4)2(THF)2 pre-catalyst combined to a dialkyl magnesium has been realized. Analyses on a high-field NMR spectrometer 900 MHZ allowed a complete assignation and a method to distinguish poly(1,4-trans myrcene) from its stereoisomer poly(1,4-cis myrcene) has been proposed. Coordinative chain transfer polymerization (CCTP) of myrcene was realized using dialkylmagnesium and trialkylaluminium in excess, leading to first application of this concept to a bio-sourced monomer. Copolymerizations with styrene and/or isoprene were further undertaken using the same catalytic system, allowing the coordinative chain transfer copolymerization of two conjugated dienes (CCTcoP) or the coordinative chain transfer terpolymerization (CCTterP) of the three monomers, leading to an original poly(1,4-trans myrcene)-co-(poly1,4-trans isoprene)-co-styrene. Otherwise, the reactivity of the system was studied after modification of the magnesium-based co-catalyst. The impact on the isoprene and styrene polymerizations of the presence of a bulky ligand and only one alkyl chain on the magnesium was studied. Finally, we wanted to study the chain-end functionalization of the poly(1,4-trans myrcene) using benzophenone. The grafting of polylactic acid on an epoxidized polymyrcene was also realized.
10-01-2020
10-01-2020
Thèse
Thèse

Valorisation du glycérol vers l’acide glycolique via le glycéraldéhyde
Valorisation du glycérol vers l’acide glycolique via le glycéraldéhyde


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L’objectif de cette thèse vise à la mise au point d’un procédé catalytique hautement sélectif pour la transformation du glycérol en aldéhyde et acide glycolique en l’absence de base. Pour cela, nous avons développé une approche de type catalyse hybride (i.e., couplage de catalyse enzymatique et de catalyse chimique). Cette étude résulte de la collaboration entre 3 laboratoires universitaires (i.e., l’UCCS, l’institut Viollette, le LGPC). Le travail de thèse présenté ici, est relative à la partie catalyse hétérogène. Afin d’atteindre nos objectifs, nous avons travaillé sur phase active à base de platine supporté sur différents supports (i.e., ZSM-5, TiO2, SiO2, Al2O3). Les catalyseurs ont été caractérisés (DRX, BET, XPS, ICP et MET) et testés en phase liquide en l’absence de base. Les conditions réactionnelles (température, concentration du glycérol, pression d’O2) ainsi que la formulation du catalyseur ont été optimisées. Cette optimisation a été couplée à une étude cinétique pour acquérir une meilleure compréhension des mécanismes de réaction et les facteurs les plus importants sur l’activité catalytique. Le glycéraldéhyde ainsi formé est ensuite transformé en un autre aldéhyde (i.e. le glycolaldéhyde) par catalyse enzymatique. Lors de la dernière partie de la thèse, nous avons optimisé différents paramètres (température et pression d’O2) afin d’augmenter l’oxydation du glycolaldéhyde en acide glycolique et glyoxal.
The objective of this thesis is to develop a highly selective catalytic process for the conversion of glycerol to aldehydes and glycolic acid in the absence of base. For this, we have developed a hybrid catalysis approach (i.e., enzymatic catalysis and chemical catalysis coupling). This study results from the collaboration between 3 academic laboratories (i.e., UCCS, Viollette institute and LGPC). The thesis work presented here is relative to the heterogeneous catalysis part. In order to achieve our goals, we worked on a platinum-based active phase supported on different oxides (i.e., ZSM-5, TiO2, SiO2, Al2O3). The catalysts have been characterized (DRX, BET, XPS, ICP and MET) and tested in liquid phase in the absence of a base. The reaction conditions (i.e., temperature, glycerol concentration, O2 pressure) as well as the catalyst formulation have been optimized. This optimization was coupled with a kinetic study to gain a better understanding of the reaction mechanisms and the most important factors on catalytic activity. The glyceraldehyde thus formed is then converted into another aldehyde (i.e., glycolaldehyde) by enzymatic catalysis. The last part of the thesis consists on the optimization of the reaction conditions (temperature, O2 pressure) to increase the oxidation of glycolaldehyde to glycolic acid and glyoxal.
L’objectif de cette thèse vise à la mise au point d’un procédé catalytique hautement sélectif pour la transformation du glycérol en aldéhyde et acide glycolique en l’absence de base. Pour cela, nous avons développé une approche de type catalyse hybride (i.e., couplage de catalyse enzymatique et de catalyse chimique). Cette étude résulte de la collaboration entre 3 laboratoires universitaires (i.e., l’UCCS, l’institut Viollette, le LGPC). Le travail de thèse présenté ici, est relative à la partie catalyse hétérogène. Afin d’atteindre nos objectifs, nous avons travaillé sur phase active à base de platine supporté sur différents supports (i.e., ZSM-5, TiO2, SiO2, Al2O3). Les catalyseurs ont été caractérisés (DRX, BET, XPS, ICP et MET) et testés en phase liquide en l’absence de base. Les conditions réactionnelles (température, concentration du glycérol, pression d’O2) ainsi que la formulation du catalyseur ont été optimisées. Cette optimisation a été couplée à une étude cinétique pour acquérir une meilleure compréhension des mécanismes de réaction et les facteurs les plus importants sur l’activité catalytique. Le glycéraldéhyde ainsi formé est ensuite transformé en un autre aldéhyde (i.e. le glycolaldéhyde) par catalyse enzymatique. Lors de la dernière partie de la thèse, nous avons optimisé différents paramètres (température et pression d’O2) afin d’augmenter l’oxydation du glycolaldéhyde en acide glycolique et glyoxal.
The objective of this thesis is to develop a highly selective catalytic process for the conversion of glycerol to aldehydes and glycolic acid in the absence of base. For this, we have developed a hybrid catalysis approach (i.e., enzymatic catalysis and chemical catalysis coupling). This study results from the collaboration between 3 academic laboratories (i.e., UCCS, Viollette institute and LGPC). The thesis work presented here is relative to the heterogeneous catalysis part. In order to achieve our goals, we worked on a platinum-based active phase supported on different oxides (i.e., ZSM-5, TiO2, SiO2, Al2O3). The catalysts have been characterized (DRX, BET, XPS, ICP and MET) and tested in liquid phase in the absence of a base. The reaction conditions (i.e., temperature, glycerol concentration, O2 pressure) as well as the catalyst formulation have been optimized. This optimization was coupled with a kinetic study to gain a better understanding of the reaction mechanisms and the most important factors on catalytic activity. The glyceraldehyde thus formed is then converted into another aldehyde (i.e., glycolaldehyde) by enzymatic catalysis. The last part of the thesis consists on the optimization of the reaction conditions (temperature, O2 pressure) to increase the oxidation of glycolaldehyde to glycolic acid and glyoxal.
07-01-2020
07-01-2020
Thèse
Thèse

Use of Smart Technology for heating energy optimization in buildings : experimental and numerical developments for indoor temperature forecasting
Use of Smart Technology for heating energy optimization in buildings : experimental and numerical developments for indoor temperature forecasting


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L’inquiétude croissante concernant le futur des ressources énergétique a fait de l’optimisation énergétique une priorité dans tous les secteurs. De nombreux sujets de recherche se sont focalisés sur celui du bâtiment étant le principal consommateur d’énergie, en particulier à cause de ses besoins en chauffage. L’application des stratégies de contrôle et de gestion innovantes peuvent contribuer à des économies d'énergie. L'objectif de cette thèse est d'introduire le concept intelligent dans les bâtiments pour réduire la consommation d'énergie. L'étude vise à développer un modèle permettant de prédire le comportement thermique des bâtiments. La thèse propose une méthodologie basée sur la sélection des paramètres d'entrée pertinents, après une analyse de pertinence, pour développer un modèle simplifié de réseau de neurones artificiel, utilisé pour la prévision de température intérieure. Le domaine intelligent nécessite un processus automatisé pour comprendre la dynamique des bâtiments et décrire ses caractéristiques. L’utilisation des modèles thermiques réduits convient pour de telles stratégies. Ainsi, la thèse présente une étude préliminaire pour la génération d'un processus automatisé pour déterminer la prévision de température intérieure à court terme et les caractéristiques des bâtiments basées sur la modélisation en boîte grise. Cette étude est basée sur une méthodologie capable de trouver l'ensemble de données le plus fiable qui décrit le mieux la dynamique du bâtiment. L'étude montre que l'ordre le plus performant pour les modèles réduits est régi par la dynamique des données collectées utilisées.
With the highly developing concerns about the future of energy resources, the optimization of energy consumption becomes a must in all sectors. A lot of research was dedicated to buildings regarding that they constitute the highest energy consuming sector mainly because of their heating needs. Technologies have been improved and several methods are proposed for energy consumption optimization. Energy saving procedures can be applied through innovative control and management strategies. The objective of this thesis is to introduce the smart concept in the building system to reduce the energy consumption, as well as to improve comfort conditions and users’ satisfaction. The study aims to develop a model that makes it possible to predict thermal behavior of buildings. The thesis proposes a methodology based on the selection of pertinent input parameters, after a relevance analysis of a large set of input parameters, for the development of a simplified artificial neural network (ANN) model, used for indoor temperature forecasting. This model can be easily used in the optimal regulation of buildings’ energy devices. The smart domain needs an automated process to understand the buildings’ dynamics and to describe its characteristics. Such strategies are well described using reduced thermal models. Thus, the thesis presents a preliminary study for the generation of an automated process to determine short term indoor temperature prediction and buildings characteristics based on grey-box modeling. This study is based on a methodology capable of finding the most reliable set of data that describes the best the building’s dynamics. The study shows that the most performant order for reduced-models is governed by the dynamics of the collected data used.
L’inquiétude croissante concernant le futur des ressources énergétique a fait de l’optimisation énergétique une priorité dans tous les secteurs. De nombreux sujets de recherche se sont focalisés sur celui du bâtiment étant le principal consommateur d’énergie, en particulier à cause de ses besoins en chauffage. L’application des stratégies de contrôle et de gestion innovantes peuvent contribuer à des économies d'énergie. L'objectif de cette thèse est d'introduire le concept intelligent dans les bâtiments pour réduire la consommation d'énergie. L'étude vise à développer un modèle permettant de prédire le comportement thermique des bâtiments. La thèse propose une méthodologie basée sur la sélection des paramètres d'entrée pertinents, après une analyse de pertinence, pour développer un modèle simplifié de réseau de neurones artificiel, utilisé pour la prévision de température intérieure. Le domaine intelligent nécessite un processus automatisé pour comprendre la dynamique des bâtiments et décrire ses caractéristiques. L’utilisation des modèles thermiques réduits convient pour de telles stratégies. Ainsi, la thèse présente une étude préliminaire pour la génération d'un processus automatisé pour déterminer la prévision de température intérieure à court terme et les caractéristiques des bâtiments basées sur la modélisation en boîte grise. Cette étude est basée sur une méthodologie capable de trouver l'ensemble de données le plus fiable qui décrit le mieux la dynamique du bâtiment. L'étude montre que l'ordre le plus performant pour les modèles réduits est régi par la dynamique des données collectées utilisées.
With the highly developing concerns about the future of energy resources, the optimization of energy consumption becomes a must in all sectors. A lot of research was dedicated to buildings regarding that they constitute the highest energy consuming sector mainly because of their heating needs. Technologies have been improved and several methods are proposed for energy consumption optimization. Energy saving procedures can be applied through innovative control and management strategies. The objective of this thesis is to introduce the smart concept in the building system to reduce the energy consumption, as well as to improve comfort conditions and users’ satisfaction. The study aims to develop a model that makes it possible to predict thermal behavior of buildings. The thesis proposes a methodology based on the selection of pertinent input parameters, after a relevance analysis of a large set of input parameters, for the development of a simplified artificial neural network (ANN) model, used for indoor temperature forecasting. This model can be easily used in the optimal regulation of buildings’ energy devices. The smart domain needs an automated process to understand the buildings’ dynamics and to describe its characteristics. Such strategies are well described using reduced thermal models. Thus, the thesis presents a preliminary study for the generation of an automated process to determine short term indoor temperature prediction and buildings characteristics based on grey-box modeling. This study is based on a methodology capable of finding the most reliable set of data that describes the best the building’s dynamics. The study shows that the most performant order for reduced-models is governed by the dynamics of the collected data used.
07-01-2020
07-01-2020
Thèse
Thèse

Resources protection: towards replacement of cotton fiber with polyester
Resources protection: towards replacement of cotton fiber with polyester


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La demande annuelle de coton augmente en raison de la croissance démographique mondiale et de l’évolution des comportements d’achat des consommateurs. D'autres options de fibres naturelles telles que la laine, le lin et la soie, entre autres, sont produites dans des proportions très maigres. Le polyester (poly (téréphtalate d’éthylène) (PET) présente des qualités qui pourraient répondre à cette préoccupation pour les vêtements. Malheureusement, les consommateurs hésitent à porter des vêtements 100% polyester, principalement en raison d’un confort sensoriel inférieur, du toucher et parfois de leur apparence. Cette étude visait à améliorer le tissu en PET caractéristiques afin de réduire l'écart entre la perception humaine et la performance hydrophile du coton par rapport au PET Pour déterminer la disparité existant entre le coton et les tissus tissés en PET, une étude multisensorielle a été réalisée à l'aide d'un panel de 12 juges formés sur 11 descripteurs sensoriels. Des algorithmes de Monte Carlo, des algorithmes génétiques et la technique de Borda Count (BK) ont été utilisés pour la fusion de rangs .L'analyse en composantes principales (PCA) et la classification hiérarchique par agglomération (AHC) ont été utilisées pour créer des profils sensoriels. Tissus en PET et en coton (p = 0,05). Il a été déduit que l’aspect visuel et esthétique peut être utilisé pour distinguer le PET du tissus de coton. Pour remplacer le coton par du PET via cette approche sensorielle, la modification de la rigidité des tissus en polyester a été judicieusement réalisée à l'aide de NaOH et d'un adoucissant en silicium, avec une pré-oxydation au plasma atmosphérique. Les tissus en PET traités avec NaOH et l’adoucissant en silicone ont été perçus comme étant doux, lisses, moins nets et moins raides par rapport à certains tissus en coton et en PET non traité. Le profilage des tissus indique que les tissus en PET conventionnels peuvent être distingués des tissus en coton conventionnels en utilisant une évaluation à la fois subjective et objective. Il est également avancé que la perception sensorielle humaine sur textile ne peut être directement représentée par des mesures instrumentales. La dernière partie de l’étude compare le potentiel hydrophile et l’efficacité de deux monomères vinyliques: le poly- (éthylène glycol) diacrylate (PEGDA) et le chlorure de [2- (méthacryloyloxy) éthyl] triméthylammonium (METAC) radicalement photo-greffé sur la surface de Tissu en PET. Une étude de surface utilisant la spectroscopie photoélectronique à rayons X (XPS) et la spectroscopie à dispersion d'énergie (EDS) a confirmé le greffage. Les tests d'humidité indiquent que PEGDA et METAC induisent un mouillage complet du PET à des concentrations de 0,1 à 5% (V: V). Les mesures colorimétriques (K/S et CIELAB/CH) et la stabilité de la couleur sur les tissus teints en PET suggèrent que les deux monomères améliorent considérablement l'efficacité de la teinture du PET. Il est suggéré que PEGDA et METAC génèrent des groupes hydrophiles sur le PET; les macroradicaux sont sous la forme de structures vinyliques qui forment des greffes à chaîne courte et démontrent une fonction hydrophile. Les résultats de cette recherche peuvent jouer un rôle directeur pratique dans la conception des tissus, la conception des propriétés sensorielles et contribuer au développement de tissus en polyester de type coton.
There is increasing annual demand for cotton due to world population growth and changes in consumers’ purchasing behavior. Other natural fiber options such as wool, linen and silk among others, are produced in very meager proportions. Polyester (poly(ethylene terephthalate) (PET) has qualities that could address this concern for apparel. Unfortunately, consumers are reluctant to wear 100% polyester clothing mainly due to inferior sensory comfort, touch and sometimes appearance. This study sought to improve PET fabric characteristics in order to decrease the gap between human perception and hydrophilic performance of cotton vs. PET. To determine the disparity between cotton and PET woven fabrics, a multisensory study was undertaken using a panel of 12 trained judges against 11 sensory descriptors. Cross-entropy Monte Carlo algorithms, Genetic algorithms, and the Borda Count (BK) technique were used for rank fusion. Principle component analysis (PCA) and agglomerative hierarchical clustering (AHC) were used to create sensory profiles. The descriptor crisp accounted for the highest variability between PET and cotton fabrics (p˂0.05). It was deduced that visual and aesthetics can be used to distinguish between PET and cotton fabrics. To replace cotton with PET via this sensory approach, the modification of stiffness of polyester fabrics was judiciously carried out using NaOH and a silicon softener, with atmospheric air plasma pre-oxidation. PET fabrics treated with NaOH and the silicon softener were perceived soft, smooth, less crisp, and less stiff compared to some cotton and untreated PET fabrics. The profiling of fabrics indicates that conventional PET fabrics can be distinguished from conventional cotton fabrics using both subjective and objective evaluation. It is also argued that textile human sensory perception cannot be directly represented by instrumental measurements. The final part of the study compares the hydrophilic potential and efficacy of two vinyl monomers: Poly-(ethylene glycol) diacrylate (PEGDA) and [2-(methacryloyloxy) ethyl]-trimethylammonium chloride (METAC) radically photo-grafted on the surface of PET fabric. Surface study using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) confirmed the grafting. Moisture tests indicate that PEGDA and METAC induce complete wetting of PET at concentrations 0.1-5% (V:V). Colorimetric measurements (K/S and CIELAB/CH) and colorfastness on dyed PET fabrics suggest that both monomers greatly improve the dyeing efficiency of PET. It is suggested that PEGDA and METAC generate hydrophilic groups on PET; the macroradicals are in a form of vinyl structures which form short chain grafts and demonstrate hydrophilic function. The results of this research can play a practical guiding role in the design of fabrics, sensory property design and contribute to the development of cotton-like polyester fabrics.
La demande annuelle de coton augmente en raison de la croissance démographique mondiale et de l’évolution des comportements d’achat des consommateurs. D'autres options de fibres naturelles telles que la laine, le lin et la soie, entre autres, sont produites dans des proportions très maigres. Le polyester (poly (téréphtalate d’éthylène) (PET) présente des qualités qui pourraient répondre à cette préoccupation pour les vêtements. Malheureusement, les consommateurs hésitent à porter des vêtements 100% polyester, principalement en raison d’un confort sensoriel inférieur, du toucher et parfois de leur apparence. Cette étude visait à améliorer le tissu en PET caractéristiques afin de réduire l'écart entre la perception humaine et la performance hydrophile du coton par rapport au PET Pour déterminer la disparité existant entre le coton et les tissus tissés en PET, une étude multisensorielle a été réalisée à l'aide d'un panel de 12 juges formés sur 11 descripteurs sensoriels. Des algorithmes de Monte Carlo, des algorithmes génétiques et la technique de Borda Count (BK) ont été utilisés pour la fusion de rangs .L'analyse en composantes principales (PCA) et la classification hiérarchique par agglomération (AHC) ont été utilisées pour créer des profils sensoriels. Tissus en PET et en coton (p = 0,05). Il a été déduit que l’aspect visuel et esthétique peut être utilisé pour distinguer le PET du tissus de coton. Pour remplacer le coton par du PET via cette approche sensorielle, la modification de la rigidité des tissus en polyester a été judicieusement réalisée à l'aide de NaOH et d'un adoucissant en silicium, avec une pré-oxydation au plasma atmosphérique. Les tissus en PET traités avec NaOH et l’adoucissant en silicone ont été perçus comme étant doux, lisses, moins nets et moins raides par rapport à certains tissus en coton et en PET non traité. Le profilage des tissus indique que les tissus en PET conventionnels peuvent être distingués des tissus en coton conventionnels en utilisant une évaluation à la fois subjective et objective. Il est également avancé que la perception sensorielle humaine sur textile ne peut être directement représentée par des mesures instrumentales. La dernière partie de l’étude compare le potentiel hydrophile et l’efficacité de deux monomères vinyliques: le poly- (éthylène glycol) diacrylate (PEGDA) et le chlorure de [2- (méthacryloyloxy) éthyl] triméthylammonium (METAC) radicalement photo-greffé sur la surface de Tissu en PET. Une étude de surface utilisant la spectroscopie photoélectronique à rayons X (XPS) et la spectroscopie à dispersion d'énergie (EDS) a confirmé le greffage. Les tests d'humidité indiquent que PEGDA et METAC induisent un mouillage complet du PET à des concentrations de 0,1 à 5% (V: V). Les mesures colorimétriques (K/S et CIELAB/CH) et la stabilité de la couleur sur les tissus teints en PET suggèrent que les deux monomères améliorent considérablement l'efficacité de la teinture du PET. Il est suggéré que PEGDA et METAC génèrent des groupes hydrophiles sur le PET; les macroradicaux sont sous la forme de structures vinyliques qui forment des greffes à chaîne courte et démontrent une fonction hydrophile. Les résultats de cette recherche peuvent jouer un rôle directeur pratique dans la conception des tissus, la conception des propriétés sensorielles et contribuer au développement de tissus en polyester de type coton.
There is increasing annual demand for cotton due to world population growth and changes in consumers’ purchasing behavior. Other natural fiber options such as wool, linen and silk among others, are produced in very meager proportions. Polyester (poly(ethylene terephthalate) (PET) has qualities that could address this concern for apparel. Unfortunately, consumers are reluctant to wear 100% polyester clothing mainly due to inferior sensory comfort, touch and sometimes appearance. This study sought to improve PET fabric characteristics in order to decrease the gap between human perception and hydrophilic performance of cotton vs. PET. To determine the disparity between cotton and PET woven fabrics, a multisensory study was undertaken using a panel of 12 trained judges against 11 sensory descriptors. Cross-entropy Monte Carlo algorithms, Genetic algorithms, and the Borda Count (BK) technique were used for rank fusion. Principle component analysis (PCA) and agglomerative hierarchical clustering (AHC) were used to create sensory profiles. The descriptor crisp accounted for the highest variability between PET and cotton fabrics (p˂0.05). It was deduced that visual and aesthetics can be used to distinguish between PET and cotton fabrics. To replace cotton with PET via this sensory approach, the modification of stiffness of polyester fabrics was judiciously carried out using NaOH and a silicon softener, with atmospheric air plasma pre-oxidation. PET fabrics treated with NaOH and the silicon softener were perceived soft, smooth, less crisp, and less stiff compared to some cotton and untreated PET fabrics. The profiling of fabrics indicates that conventional PET fabrics can be distinguished from conventional cotton fabrics using both subjective and objective evaluation. It is also argued that textile human sensory perception cannot be directly represented by instrumental measurements. The final part of the study compares the hydrophilic potential and efficacy of two vinyl monomers: Poly-(ethylene glycol) diacrylate (PEGDA) and [2-(methacryloyloxy) ethyl]-trimethylammonium chloride (METAC) radically photo-grafted on the surface of PET fabric. Surface study using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and Energy Dispersive Spectroscopy (EDS) confirmed the grafting. Moisture tests indicate that PEGDA and METAC induce complete wetting of PET at concentrations 0.1-5% (V:V). Colorimetric measurements (K/S and CIELAB/CH) and colorfastness on dyed PET fabrics suggest that both monomers greatly improve the dyeing efficiency of PET. It is suggested that PEGDA and METAC generate hydrophilic groups on PET; the macroradicals are in a form of vinyl structures which form short chain grafts and demonstrate hydrophilic function. The results of this research can play a practical guiding role in the design of fabrics, sensory property design and contribute to the development of cotton-like polyester fabrics.
07-01-2020
07-01-2020
Thèse
Thèse

Recherche d’ingrédients actifs, issus de Lactobacilles, utilisables pour la prévention de l’ostéoporose
Recherche d’ingrédients actifs, issus de Lactobacilles, utilisables pour la prévention de l’ostéoporose


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Que ce soit par la production de biomolécules actives ou encore via une action probiotique, les Lactobacilles peuvent être utilisés pour le traitement de plusieurs affections. Dans ce contexte, l’objectif de cette thèse est la recherche d’applications santé, applicables à la prévention de l’ostéoporose, à partir de Lactobacilles. Dans ce but, deux approches ont été définies, la première consiste en l’utilisation des souches en tant que probiotiques, la seconde approche concerne la production de peptides bioactifs issus de l’hydrolyse des protéines laitières par ces Lactobacilles. Après criblage et sélection de souches potentiellement probiotiques, la capacité des souches à moduler l’absorption du calcium au niveau intestinal a été étudiée. Pour l’approche peptides, différents criblages ont également été réalisés comprenant une stratégie de criblage originale basée sur l’analyse multiparamétrique de la protéolyse en lait. Ces travaux ont permis de sélectionner 3 souches pour la suite du projet, et différents hydrolysats peptidiques ont été produits par fermentation du lait en bioréacteur. Les hydrolysats produits ont été testés pour différentes activités en lien avec la prévention de l’ostéoporose comme l’inhibition de l’enzyme de conversion de l’angiotensine ou la modulation de l’absorption intestinale du calcium. Différentes activités ont ainsi été mises en évidence pour les différents hydrolysats. De ces résultats, un procédé en continu utilisant un bioréacteur à membrane, a été développé afin de produire un hydrolysat peptidique d’intérêt. Ces travaux ont permis de mettre en évidence différentes applications santé à partir d’une collection de souches de Lactobacilles.
Lactobacilli are bacteria of major interest for health applications. These species are able to produce different active biomolecules by fermentation or exert a probiotic action. Thus, Lactobacilli represent a source of different ingredients which could be used for various health purposes. The objective of the present research is to study the potential of different lactobacilli to be use as ingredients dedicated to osteoporosis prevention. This work is based on a collection of 170 Lactobacillus strains isolated from dairy products in Mongolia. Two different strategies were undertaken: the use of lactobacilli as probiotics or the production of bioactive peptides by fermentation of milk proteins. A screening based on some probiotic characteristics allowed to select Lactobacillus strains which were studied for their capacity to modulate the intestinal calcium absorption. In the same way, screenings were used to select strains with important proteolytic abilities. Particularly, an original screening strategy, based on a multiparametric analysis of proteolysis occurring in milk was developed in this study. Milk protein hydrolysates were produced using the selected strains by batch fermentation of milk in bioreactor. The resulting products were then studied for different biological activity linked to bone health like angiotensin-converting enzyme inhibition or modulation of intestinal calcium absorption. By these results, an integrated continuous process, using a membrane bioreactor, was developed to produce an active ingredient by fermentation. This work highlights the potential health applications of some lactobacilli.
Que ce soit par la production de biomolécules actives ou encore via une action probiotique, les Lactobacilles peuvent être utilisés pour le traitement de plusieurs affections. Dans ce contexte, l’objectif de cette thèse est la recherche d’applications santé, applicables à la prévention de l’ostéoporose, à partir de Lactobacilles. Dans ce but, deux approches ont été définies, la première consiste en l’utilisation des souches en tant que probiotiques, la seconde approche concerne la production de peptides bioactifs issus de l’hydrolyse des protéines laitières par ces Lactobacilles. Après criblage et sélection de souches potentiellement probiotiques, la capacité des souches à moduler l’absorption du calcium au niveau intestinal a été étudiée. Pour l’approche peptides, différents criblages ont également été réalisés comprenant une stratégie de criblage originale basée sur l’analyse multiparamétrique de la protéolyse en lait. Ces travaux ont permis de sélectionner 3 souches pour la suite du projet, et différents hydrolysats peptidiques ont été produits par fermentation du lait en bioréacteur. Les hydrolysats produits ont été testés pour différentes activités en lien avec la prévention de l’ostéoporose comme l’inhibition de l’enzyme de conversion de l’angiotensine ou la modulation de l’absorption intestinale du calcium. Différentes activités ont ainsi été mises en évidence pour les différents hydrolysats. De ces résultats, un procédé en continu utilisant un bioréacteur à membrane, a été développé afin de produire un hydrolysat peptidique d’intérêt. Ces travaux ont permis de mettre en évidence différentes applications santé à partir d’une collection de souches de Lactobacilles.
Lactobacilli are bacteria of major interest for health applications. These species are able to produce different active biomolecules by fermentation or exert a probiotic action. Thus, Lactobacilli represent a source of different ingredients which could be used for various health purposes. The objective of the present research is to study the potential of different lactobacilli to be use as ingredients dedicated to osteoporosis prevention. This work is based on a collection of 170 Lactobacillus strains isolated from dairy products in Mongolia. Two different strategies were undertaken: the use of lactobacilli as probiotics or the production of bioactive peptides by fermentation of milk proteins. A screening based on some probiotic characteristics allowed to select Lactobacillus strains which were studied for their capacity to modulate the intestinal calcium absorption. In the same way, screenings were used to select strains with important proteolytic abilities. Particularly, an original screening strategy, based on a multiparametric analysis of proteolysis occurring in milk was developed in this study. Milk protein hydrolysates were produced using the selected strains by batch fermentation of milk in bioreactor. The resulting products were then studied for different biological activity linked to bone health like angiotensin-converting enzyme inhibition or modulation of intestinal calcium absorption. By these results, an integrated continuous process, using a membrane bioreactor, was developed to produce an active ingredient by fermentation. This work highlights the potential health applications of some lactobacilli.
07-01-2020
07-01-2020
Thèse
Thèse

Réalisation et caractérisation des diodes organiques de redressement pour la récupération de l’énergie électromagnétique
Réalisation et caractérisation des diodes organiques de redressement pour la récupération de l’énergie électromagnétique


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Ce travail de thèse s’inscrit dans le cadre du projet INTERREG Luminoptex et vise à réaliser des diodes organiques de redressement pour des applications de récupération d’énergie électromagnétique pour de l’éclairage ambiant autonome sur support textile. Des diodes à base de pentacène et de polymère P3HT ont été fabriquées selon deux configurations: verticale et coplanaire en utilisant aussi bien des procédés simples et peu couteux que des procédés de lithographie électronique. Les performances de ces diodes ont été améliorées par l’utilisation de monocouches auto assemblées SAM de PFBT (2,3,4,5-6 pentafluorobenzénethiol) qui permettent de réduire les barrières d’injection des porteurs de charges denviron 0.5eV. Dans le cas des diodes polymères, une couche d’injection à base de P3HT dopé au Triflate de cuivre a été étudiée et utilisée pour l’amélioration de l’injection. Des rapports de rectification élevés ont été obtenus ( 107) avec des tensions de fonctionnement très faibles (de 20 à 80mV). Les travaux de simulation ont montré par ailleurs, que ces diodes peuvent atteindre des fréquences de fonctionnement de l’ordre du GHz.Ces composants ont été ensuite réalisés sur substrat flexible de papier pour un transfert sur les surfaces textiles.
This thesis work is a part of the INTERREG Luminoptex project and aims to produce organic rectifier diodes for electromagnetic energy harvesting applications for autonomous ambient lighting on textile support. Pentacene oligomer and P3HT polymer diodes have been fabricated in two configurations: vertical and coplanar structures using soft technology and low cost processes or electron beam lithography technique. The performance of these diodes has been improved by the use of PFBT (2,3,4,5-6 pentafluorobenzenethiol) SAM self-assembled monolayers that reduce the injection barriers of charge carriers by about 0.5eV. In the case of polymer diodes, an injection layer based on P3HT doped with copper triflate was studied and used to improve the current injection. High rectification ratios were obtained ( up to 107) with very low operating voltages (from 20 to 80mV). Simulation study has also shown that these diodes can reach operating frequencies in the GHz range. These devices were then made on a flexible paper substrate for transfer to textile surfaces.
Ce travail de thèse s’inscrit dans le cadre du projet INTERREG Luminoptex et vise à réaliser des diodes organiques de redressement pour des applications de récupération d’énergie électromagnétique pour de l’éclairage ambiant autonome sur support textile. Des diodes à base de pentacène et de polymère P3HT ont été fabriquées selon deux configurations: verticale et coplanaire en utilisant aussi bien des procédés simples et peu couteux que des procédés de lithographie électronique. Les performances de ces diodes ont été améliorées par l’utilisation de monocouches auto assemblées SAM de PFBT (2,3,4,5-6 pentafluorobenzénethiol) qui permettent de réduire les barrières d’injection des porteurs de charges denviron 0.5eV. Dans le cas des diodes polymères, une couche d’injection à base de P3HT dopé au Triflate de cuivre a été étudiée et utilisée pour l’amélioration de l’injection. Des rapports de rectification élevés ont été obtenus ( 107) avec des tensions de fonctionnement très faibles (de 20 à 80mV). Les travaux de simulation ont montré par ailleurs, que ces diodes peuvent atteindre des fréquences de fonctionnement de l’ordre du GHz.Ces composants ont été ensuite réalisés sur substrat flexible de papier pour un transfert sur les surfaces textiles.
This thesis work is a part of the INTERREG Luminoptex project and aims to produce organic rectifier diodes for electromagnetic energy harvesting applications for autonomous ambient lighting on textile support. Pentacene oligomer and P3HT polymer diodes have been fabricated in two configurations: vertical and coplanar structures using soft technology and low cost processes or electron beam lithography technique. The performance of these diodes has been improved by the use of PFBT (2,3,4,5-6 pentafluorobenzenethiol) SAM self-assembled monolayers that reduce the injection barriers of charge carriers by about 0.5eV. In the case of polymer diodes, an injection layer based on P3HT doped with copper triflate was studied and used to improve the current injection. High rectification ratios were obtained ( up to 107) with very low operating voltages (from 20 to 80mV). Simulation study has also shown that these diodes can reach operating frequencies in the GHz range. These devices were then made on a flexible paper substrate for transfer to textile surfaces.
07-01-2020
07-01-2020
Thèse
Thèse

Intérêts de l’ovocyte de Xenopus laevis en écotoxicologie ? Caractérisation des effets de contaminants environnementaux sur ce modèle alternatif
Intérêts de l’ovocyte de Xenopus laevis en écotoxicologie ? Caractérisation des effets de contaminants environnementaux sur ce modèle alternatif


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Les amphibiens constituent le groupe le plus menacé d’extinction parmi les vertébrés. Néanmoins, peu de travaux en toxicologie des amphibiens tiennent compte des stades précoces de leur cycle de vie. Pourtant, un individu est exposé directement aux substances présentes dans le milieu aquatique dès l’émission des gamètes. Cette thèse de doctorat a pour objectifs d’apporter de nouvelles données sur les effets d’expositions à des xénobiotiques d’ovocytes de Xenopus laevis, de rechercher des cibles au sein de ce gamète et de participer au développement d’un nouveau modèle en écotoxicologie pour évaluer la qualité de milieux aquatiques. Les avantages, que présentent ces ovocytes, nous ont permis de développer des protocoles efficaces pour appréhender la toxicité de substances. Des endpoints ont pu être définis autour de la maturation ovocytaire, de la fécondation, du développement embryonnaire et de la formation de jeunes têtards. Les effets d’expositions au cadmium, au plomb, au cuivre, à la bouillie bordelaise, au glyphosate, au RoundUp® GT Max et à la deltaméthrine ont été déterminés. Des essais ont été également conduits pour des échantillons de milieux soumis à différentes pressions anthropiques. Il est apparu que l’ovocyte de xénope est sensible aux expositions, notamment au cadmium et au glyphosate et différentes signatures d’expositions sont apparues, comme la formation de doubles structures cytologiques induites par le glyphosate. Les réponses mises en évidence prouvent que l’ovocyte de X. laevis est un modèle pertinent et permettent de recommander l’étude des premières étapes du cycle de vie de l’amphibien en toxicologie aquatique.
Amphibians are one of the most imperiled group of extinction. Nevertheless, few toxicological studies are interested in the earliest steps of their life cycle, even if gamete emission, fertilization and embryogenesis are directly exposed to water pollution. In this context, this PhD thesis aims to bring new data about xenobiotic exposure effects on Xenopus laevis oocytes, to highlight targets inside this germ cells and to contribute to the elaboration of a new model in ecotoxicology to assess aquatic environment quality. As a well-known gamete, the xenopus oocyte makes possible to establish suitable experimental designs to assess toxicity. Many endpoints were defined regarding the oocyte maturation, the fertilization and also the development. The experiments were conducted in metal (cadmium, lead, copper) and in phytopharmaceutical (Bordeaux mixture, glyphosate, RoundUp® GT Max, deltamethrin) contaminated conditions, but also in environmental samples from various aquatic habitats. The xenopus oocyte appeared to be sensitive to contaminant exposures and specially to cadmium and both formulations of glyphosate. Never observed effects were reported. Pollutant signatures were also pointed up, like the double cytological structures induced by glyphosate exposures. The observed responses and results from environmental water experimentations show that X. laevis oocyte is a pertinent model in ecotoxicology and allow to recommend the first steps of the amphibian life cycle in aquatic toxicology.
Les amphibiens constituent le groupe le plus menacé d’extinction parmi les vertébrés. Néanmoins, peu de travaux en toxicologie des amphibiens tiennent compte des stades précoces de leur cycle de vie. Pourtant, un individu est exposé directement aux substances présentes dans le milieu aquatique dès l’émission des gamètes. Cette thèse de doctorat a pour objectifs d’apporter de nouvelles données sur les effets d’expositions à des xénobiotiques d’ovocytes de Xenopus laevis, de rechercher des cibles au sein de ce gamète et de participer au développement d’un nouveau modèle en écotoxicologie pour évaluer la qualité de milieux aquatiques. Les avantages, que présentent ces ovocytes, nous ont permis de développer des protocoles efficaces pour appréhender la toxicité de substances. Des endpoints ont pu être définis autour de la maturation ovocytaire, de la fécondation, du développement embryonnaire et de la formation de jeunes têtards. Les effets d’expositions au cadmium, au plomb, au cuivre, à la bouillie bordelaise, au glyphosate, au RoundUp® GT Max et à la deltaméthrine ont été déterminés. Des essais ont été également conduits pour des échantillons de milieux soumis à différentes pressions anthropiques. Il est apparu que l’ovocyte de xénope est sensible aux expositions, notamment au cadmium et au glyphosate et différentes signatures d’expositions sont apparues, comme la formation de doubles structures cytologiques induites par le glyphosate. Les réponses mises en évidence prouvent que l’ovocyte de X. laevis est un modèle pertinent et permettent de recommander l’étude des premières étapes du cycle de vie de l’amphibien en toxicologie aquatique.
Amphibians are one of the most imperiled group of extinction. Nevertheless, few toxicological studies are interested in the earliest steps of their life cycle, even if gamete emission, fertilization and embryogenesis are directly exposed to water pollution. In this context, this PhD thesis aims to bring new data about xenobiotic exposure effects on Xenopus laevis oocytes, to highlight targets inside this germ cells and to contribute to the elaboration of a new model in ecotoxicology to assess aquatic environment quality. As a well-known gamete, the xenopus oocyte makes possible to establish suitable experimental designs to assess toxicity. Many endpoints were defined regarding the oocyte maturation, the fertilization and also the development. The experiments were conducted in metal (cadmium, lead, copper) and in phytopharmaceutical (Bordeaux mixture, glyphosate, RoundUp® GT Max, deltamethrin) contaminated conditions, but also in environmental samples from various aquatic habitats. The xenopus oocyte appeared to be sensitive to contaminant exposures and specially to cadmium and both formulations of glyphosate. Never observed effects were reported. Pollutant signatures were also pointed up, like the double cytological structures induced by glyphosate exposures. The observed responses and results from environmental water experimentations show that X. laevis oocyte is a pertinent model in ecotoxicology and allow to recommend the first steps of the amphibian life cycle in aquatic toxicology.
07-01-2020
07-01-2020
Thèse
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Photocatalytic conversion of methane and reduction of CO2 with H2O
Photocatalytic conversion of methane and reduction of CO2 with H2O


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La photocatalyse est l'une des technologies clés pour les applications liées à l'énergie propre et à l'environnement. Le nombre d'applications basées sur la photocatalyse a considérablement augmenté au cours des deux dernières décennies. L'activation photocatalytique des liaisons C-H est un domaine émergent. Cependant, en raison de sa grande stabilité, une grande quantité d’énergie est habituellement consommée pour sa conversion, ce qui reste un problème à résoudre. La conversion du méthane et le mécanisme réactionnel qui se produisent sur les nanocomposites métal-hétéropolyacide-oxyde de titane ont été étudiés aux chapitres 3 et 4. L'oxydation du méthane est effectuée depuis plus d'un siècle. Étant donné que l'oxygène est une molécule très réactive, le méthane peut réagir très rapidement avec l'oxygène moléculaire en produisant le CO2. Par conséquent, il est difficile d'obtenir un produit souhaité avec un rendement élevé et une sélectivité importante. Nous avons observé l'oxydation photocatalytique directe et très sélective du méthane en monoxyde de carbone dans les conditions ambiantes. Les catalyseurs composites à base de zinc, d'acide tungstophosphorique et d'oxyde de titane présentent des performances exceptionnelles dans cette réaction, une sélectivité élevée en monoxyde de carbone et un rendement quantique de 7.1% à 362 nm. La réaction se réalise selon le mécanisme de type Mars-Van Krevelen et implique la formation de méthoxy-carbonates de surface en tant qu'intermédiaires et un cycle d'oxydation et de réduction du zinc. Au cours des dernières décennies, des recherches approfondies ont été dédiées à la conversion directe du méthane en alcools ou en hydrocarbures supérieurs. Bien que la conversion directe du méthane en produits à haute valeur ajoutée ait un potentiel environnemental et commercial important, il n’existe aucun procédé à l’échelle commerciale. Nous avons découvert une conversion photochimique directe quantitative hautement sélective (>90%) du méthane en éthane à température ambiante sur un nanocomposite argent-hétéropolyacide-oxyde de titane. Le rendement en éthane atteint 9% sur les matériaux optimisés. Une efficacité quantique élevée, une sélectivité élevée et un rendement significatif en éthane, associés à une excellente stabilité, sont les principaux avantages de la synthèse quantitative de méthane à partir de méthane en utilisant l'approche de boucle photochimique. L'augmentation du taux de dioxyde de carbone dans l’atmosphère et l'épuisement des réserves de combustibles fossiles ont suscité de vives inquiétudes quant à l'impact ultérieur sur le climat mondial et l'approvisionnement futur en énergie. Le chapitre 5 porte sur l’efficacité du nouveau catalyseur pour la conversion sélective de CO2 en CO. Les nanocomposites acide de phosphotungstique-oxyde de titane contenant du zinc ont présenté une activité exceptionnelle atteignant 50 µmol CO/g·h et une sélectivité (73%) dans la réduction photocatalytique du CO2 en CO en présence d'eau. Les expériences infrarouges in situ suggèrent que la réaction implique des bicarbonates de zinc contenant des groupes hydroxyle. La décomposition sous irradiation de ces espèces de bicarbonate de zinc conduit à la production sélective de monoxyde de carbone et d'oxygène. Lors des réactions photocatalytiques, la différence de morphologie du catalyseur a généralement un effet significatif sur les performances photocatalytiques. Le chapitre 6 a étudié l'effet des cristaux monocliniques de vanadate de bismuth (BiVO4) avec un rapport contrôlé de facettes {010} et {110} sur la réduction photocatalytique de CO2 par H2O. La réaction sous irradiation est considérablement améliorée par la photodéposition sélective de co-catalyseurs de Cu et Co sur différentes facettes, fournissant un flux de charge selon le Z-schéma.
Photocatalysis is one of the key technologies for clean energy and environmental applications. The number of applications based on photocatalysis has increased dramatically for the past two decades. Photocatalytic activation of C-H bonds is an emerging field. Methane is a promising source of energy with a huge reserve and is considered to be one of the alternatives to non-renewable petroleum resources because it can be converted to valuable hydrocarbon feedstocks and hydrogen through appropriate reactions. However, due to its high stability, high energy is usually consumed for its conversion, which remains a problem to be solved. Methane conversion and reaction mechanism occurring on metal-heteropolyacid-titania nanocomposites were investigated in Chapters 3 and 4. Oxidation of methane has been carried out for more than a century. Since oxygen is a very reactive molecule, methane can react very rapidly with molecular oxygen and is prone to total oxidation till CO2. Therefore, it is difficult to obtain a desired product with high yield and high selectivity. We report here direct and selective photocatalytic highly-selective oxidation of methane to carbon monoxide under ambient conditions. The composite catalysts on the basis of zinc, tungstophosphoric acid and titania exhibit exceptional performance in this reaction, high carbon monoxide selectivity and quantum efficiency of 7.1% at 362 nm. The reaction is consistent with the Mars-Van Krevelen type sequence and involves formation of the surface methoxy-carbonates as intermediates and zinc oxidation-reduction cycling. In the past few decades, extensive research has focused on the direct conversion of methane to alcohols or higher hydrocarbons. The current processes of converting methane to alcohols or olefins are complex and expensive, because they require an intermediate step of reforming methane to syngas. Although the direct conversion of methane to more valuable products has significant environmental and potential commercial value, there is no commercial scale process available. We uncovered highly selective (>90%) quantitative photochemical direct conversion of methane to ethane at ambient temperature over silver-heteropolyacid-titania nanocomposites. The ethane yield from methane reaches 9 % on the optimized materials. High quantum efficiency, high selectivity and significant yield of ethane combined with excellent stability are major advantages of methane quantitative synthesis from methane using the photochemical looping approach. The rise in atmospheric carbon dioxide and the depletion of fossil fuel reserves have raised serious concerns about the subsequent impact of CO2 on the global climate and future energy supply. The use of abundant solar energy to convert carbon dioxide into fuel, such as carbon monoxide, methane or methanol, solves both problems simultaneously and provides a convenient method of energy storage. Chapter 5 addresses a new efficient catalyst for selective CO2 to CO conversion. The zinc containing phosphotungstic acid-titania nanocomposites exhibited exceptional high activity reaching 50 µmol CO/g·h and selectivity (73%) in the CO2 photocatalytic reduction to CO in the presence of water. The in-situ IR experiments suggest that reaction involves zinc bicarbonates containing hydroxyl groups. The decomposition of these zinc bicarbonate species under irradiation leads to the selective production of carbon monoxide and oxygen. In photocatalytic reactions, the difference in catalyst morphology usually has a significant effect on the photocatalytic performance. Chapter 6 studied the effect of monoclinic bismuth vanadate (BiVO4) crystals with controlled ratio of {010} and {110} facets for photocatalytic reduction of CO2 by H2O. The reaction under irradiation is significantly enhanced by selective photo-deposition of Cu and Co co-catalysts over different facets providing Z-scheme charge flow.
La photocatalyse est l'une des technologies clés pour les applications liées à l'énergie propre et à l'environnement. Le nombre d'applications basées sur la photocatalyse a considérablement augmenté au cours des deux dernières décennies. L'activation photocatalytique des liaisons C-H est un domaine émergent. Cependant, en raison de sa grande stabilité, une grande quantité d’énergie est habituellement consommée pour sa conversion, ce qui reste un problème à résoudre. La conversion du méthane et le mécanisme réactionnel qui se produisent sur les nanocomposites métal-hétéropolyacide-oxyde de titane ont été étudiés aux chapitres 3 et 4. L'oxydation du méthane est effectuée depuis plus d'un siècle. Étant donné que l'oxygène est une molécule très réactive, le méthane peut réagir très rapidement avec l'oxygène moléculaire en produisant le CO2. Par conséquent, il est difficile d'obtenir un produit souhaité avec un rendement élevé et une sélectivité importante. Nous avons observé l'oxydation photocatalytique directe et très sélective du méthane en monoxyde de carbone dans les conditions ambiantes. Les catalyseurs composites à base de zinc, d'acide tungstophosphorique et d'oxyde de titane présentent des performances exceptionnelles dans cette réaction, une sélectivité élevée en monoxyde de carbone et un rendement quantique de 7.1% à 362 nm. La réaction se réalise selon le mécanisme de type Mars-Van Krevelen et implique la formation de méthoxy-carbonates de surface en tant qu'intermédiaires et un cycle d'oxydation et de réduction du zinc. Au cours des dernières décennies, des recherches approfondies ont été dédiées à la conversion directe du méthane en alcools ou en hydrocarbures supérieurs. Bien que la conversion directe du méthane en produits à haute valeur ajoutée ait un potentiel environnemental et commercial important, il n’existe aucun procédé à l’échelle commerciale. Nous avons découvert une conversion photochimique directe quantitative hautement sélective (>90%) du méthane en éthane à température ambiante sur un nanocomposite argent-hétéropolyacide-oxyde de titane. Le rendement en éthane atteint 9% sur les matériaux optimisés. Une efficacité quantique élevée, une sélectivité élevée et un rendement significatif en éthane, associés à une excellente stabilité, sont les principaux avantages de la synthèse quantitative de méthane à partir de méthane en utilisant l'approche de boucle photochimique. L'augmentation du taux de dioxyde de carbone dans l’atmosphère et l'épuisement des réserves de combustibles fossiles ont suscité de vives inquiétudes quant à l'impact ultérieur sur le climat mondial et l'approvisionnement futur en énergie. Le chapitre 5 porte sur l’efficacité du nouveau catalyseur pour la conversion sélective de CO2 en CO. Les nanocomposites acide de phosphotungstique-oxyde de titane contenant du zinc ont présenté une activité exceptionnelle atteignant 50 µmol CO/g·h et une sélectivité (73%) dans la réduction photocatalytique du CO2 en CO en présence d'eau. Les expériences infrarouges in situ suggèrent que la réaction implique des bicarbonates de zinc contenant des groupes hydroxyle. La décomposition sous irradiation de ces espèces de bicarbonate de zinc conduit à la production sélective de monoxyde de carbone et d'oxygène. Lors des réactions photocatalytiques, la différence de morphologie du catalyseur a généralement un effet significatif sur les performances photocatalytiques. Le chapitre 6 a étudié l'effet des cristaux monocliniques de vanadate de bismuth (BiVO4) avec un rapport contrôlé de facettes {010} et {110} sur la réduction photocatalytique de CO2 par H2O. La réaction sous irradiation est considérablement améliorée par la photodéposition sélective de co-catalyseurs de Cu et Co sur différentes facettes, fournissant un flux de charge selon le Z-schéma.
Photocatalysis is one of the key technologies for clean energy and environmental applications. The number of applications based on photocatalysis has increased dramatically for the past two decades. Photocatalytic activation of C-H bonds is an emerging field. Methane is a promising source of energy with a huge reserve and is considered to be one of the alternatives to non-renewable petroleum resources because it can be converted to valuable hydrocarbon feedstocks and hydrogen through appropriate reactions. However, due to its high stability, high energy is usually consumed for its conversion, which remains a problem to be solved. Methane conversion and reaction mechanism occurring on metal-heteropolyacid-titania nanocomposites were investigated in Chapters 3 and 4. Oxidation of methane has been carried out for more than a century. Since oxygen is a very reactive molecule, methane can react very rapidly with molecular oxygen and is prone to total oxidation till CO2. Therefore, it is difficult to obtain a desired product with high yield and high selectivity. We report here direct and selective photocatalytic highly-selective oxidation of methane to carbon monoxide under ambient conditions. The composite catalysts on the basis of zinc, tungstophosphoric acid and titania exhibit exceptional performance in this reaction, high carbon monoxide selectivity and quantum efficiency of 7.1% at 362 nm. The reaction is consistent with the Mars-Van Krevelen type sequence and involves formation of the surface methoxy-carbonates as intermediates and zinc oxidation-reduction cycling. In the past few decades, extensive research has focused on the direct conversion of methane to alcohols or higher hydrocarbons. The current processes of converting methane to alcohols or olefins are complex and expensive, because they require an intermediate step of reforming methane to syngas. Although the direct conversion of methane to more valuable products has significant environmental and potential commercial value, there is no commercial scale process available. We uncovered highly selective (>90%) quantitative photochemical direct conversion of methane to ethane at ambient temperature over silver-heteropolyacid-titania nanocomposites. The ethane yield from methane reaches 9 % on the optimized materials. High quantum efficiency, high selectivity and significant yield of ethane combined with excellent stability are major advantages of methane quantitative synthesis from methane using the photochemical looping approach. The rise in atmospheric carbon dioxide and the depletion of fossil fuel reserves have raised serious concerns about the subsequent impact of CO2 on the global climate and future energy supply. The use of abundant solar energy to convert carbon dioxide into fuel, such as carbon monoxide, methane or methanol, solves both problems simultaneously and provides a convenient method of energy storage. Chapter 5 addresses a new efficient catalyst for selective CO2 to CO conversion. The zinc containing phosphotungstic acid-titania nanocomposites exhibited exceptional high activity reaching 50 µmol CO/g·h and selectivity (73%) in the CO2 photocatalytic reduction to CO in the presence of water. The in-situ IR experiments suggest that reaction involves zinc bicarbonates containing hydroxyl groups. The decomposition of these zinc bicarbonate species under irradiation leads to the selective production of carbon monoxide and oxygen. In photocatalytic reactions, the difference in catalyst morphology usually has a significant effect on the photocatalytic performance. Chapter 6 studied the effect of monoclinic bismuth vanadate (BiVO4) crystals with controlled ratio of {010} and {110} facets for photocatalytic reduction of CO2 by H2O. The reaction under irradiation is significantly enhanced by selective photo-deposition of Cu and Co co-catalysts over different facets providing Z-scheme charge flow.
06-01-2020
06-01-2020
Thèse
Thèse

Obtention théorique et expérimentale des lois de diffusion thermique de l’eau légère
Obtention théorique et expérimentale des lois de diffusion thermique de l’eau légère


Accéder à la ressource
Une bonne connaissance des sections efficaces de l'eau légère est importante, car l'eau est le modérateur le plus employé dans les réacteurs à eau pressurisée (REP), qui fonctionnent à des températures et des pressions avoisinant 550 K et 150 bar. Les sections efficaces neutroniques dans le domaine d'énergie thermique dépendent de la structure et de la dynamique du matériau diffusant, décrites par des lois de diffusion thermiques (TSL). Les évaluations des TSL existantes n’ont pas été validées aux hautes températures et pressions, et doivent être revues. Pour produire de nouvelles TSL, des mesures de la diffusion inélastique des neutrons sur l'eau ont été effectuées à l'Institut Laue-Langevin (ILL), à l'aide de deux spectromètres IN4c et IN6. Afin de compléter ces mesures, des simulations de dynamique moléculaire (MD) ont été réalisées en s'appuyant sur deux modèles classiques d'interaction moléculaire, le modèle non polarisable TIP4P/2005f et le modèle polarisable TCPE. Les spectres de fréquence à différentes pressions et températures obtenus grâce aux mesures de temps de vol et aux simulations MD ont été exploités pour développer de nouvelles TSL. Les performances de ces nouvelles bibliothèques ont été testées sur une série de mesures de sections efficaces différentielles, double-différentielles et totales disponibles dans la littérature. Des benchmarks critiques (ICSBEP benchmarks) ont également été utilisés. Les résultats de ces études permettent une meilleure compréhension de l'impact de la température et de la pression sur les TSL dans les applications liées à l'exploitation des REP.
Precise knowledge of light water thermal scattering cross section is important as it is the most widely used moderator in pressurized water reactors (PWRs) which operate at temperature around 550 K and pressure around 150 bar. In the thermal neutron energy region, the cross sections are governed by the structure and dynamics of the scattering material described by thermal scattering law (TSL). There is a need for reviewing the existing TSL evaluations and consequently performing new experiments, to develop new TSL evaluations valid for a large range of temperature and pressure conditions. To generate new TSL for light water, inelastic neutron scattering measurements were carried out at two time-of-flight (TOF) spectrometers, namely the IN4c and IN6, at the Institut Laue-Langevin (ILL), Grenoble, France. A corresponding set of molecular dynamics (MD) simulations were performed to complement the experimental data using two classical interaction models for water namely, a flexible non-polarizable TIP4P/2005f and a rigid polarizable TCPE model. Frequency spectra obtained from both TOF experiment and MD simulations at different temperatures and pressures have been analyzed and new TSL evaluations have been developed. The performance of the newly developed TSL evaluations were tested on a series of differential, double differential and total cross section measurements available in the literature. For further verification and validation of the new TSL data, critical benchmarks available in the ICSBEP Handbook, sensitive to TSL have been used. The outcome of this study leads to a better interpretation of the impact of temperature and pressure on TSL in PWR applications.
Une bonne connaissance des sections efficaces de l'eau légère est importante, car l'eau est le modérateur le plus employé dans les réacteurs à eau pressurisée (REP), qui fonctionnent à des températures et des pressions avoisinant 550 K et 150 bar. Les sections efficaces neutroniques dans le domaine d'énergie thermique dépendent de la structure et de la dynamique du matériau diffusant, décrites par des lois de diffusion thermiques (TSL). Les évaluations des TSL existantes n’ont pas été validées aux hautes températures et pressions, et doivent être revues. Pour produire de nouvelles TSL, des mesures de la diffusion inélastique des neutrons sur l'eau ont été effectuées à l'Institut Laue-Langevin (ILL), à l'aide de deux spectromètres IN4c et IN6. Afin de compléter ces mesures, des simulations de dynamique moléculaire (MD) ont été réalisées en s'appuyant sur deux modèles classiques d'interaction moléculaire, le modèle non polarisable TIP4P/2005f et le modèle polarisable TCPE. Les spectres de fréquence à différentes pressions et températures obtenus grâce aux mesures de temps de vol et aux simulations MD ont été exploités pour développer de nouvelles TSL. Les performances de ces nouvelles bibliothèques ont été testées sur une série de mesures de sections efficaces différentielles, double-différentielles et totales disponibles dans la littérature. Des benchmarks critiques (ICSBEP benchmarks) ont également été utilisés. Les résultats de ces études permettent une meilleure compréhension de l'impact de la température et de la pression sur les TSL dans les applications liées à l'exploitation des REP.
Precise knowledge of light water thermal scattering cross section is important as it is the most widely used moderator in pressurized water reactors (PWRs) which operate at temperature around 550 K and pressure around 150 bar. In the thermal neutron energy region, the cross sections are governed by the structure and dynamics of the scattering material described by thermal scattering law (TSL). There is a need for reviewing the existing TSL evaluations and consequently performing new experiments, to develop new TSL evaluations valid for a large range of temperature and pressure conditions. To generate new TSL for light water, inelastic neutron scattering measurements were carried out at two time-of-flight (TOF) spectrometers, namely the IN4c and IN6, at the Institut Laue-Langevin (ILL), Grenoble, France. A corresponding set of molecular dynamics (MD) simulations were performed to complement the experimental data using two classical interaction models for water namely, a flexible non-polarizable TIP4P/2005f and a rigid polarizable TCPE model. Frequency spectra obtained from both TOF experiment and MD simulations at different temperatures and pressures have been analyzed and new TSL evaluations have been developed. The performance of the newly developed TSL evaluations were tested on a series of differential, double differential and total cross section measurements available in the literature. For further verification and validation of the new TSL data, critical benchmarks available in the ICSBEP Handbook, sensitive to TSL have been used. The outcome of this study leads to a better interpretation of the impact of temperature and pressure on TSL in PWR applications.
06-01-2020
06-01-2020
Thèse
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