ED Sciences Chimiques
Dispersions aqueuses de graphène: formulation et stabilité
par Luna BOULBET-FRIEDELMEYER (Centre de Recherche Paul Pascal)
Cette soutenance a lieu à 10h00 - Amphithéâtre A. Pacault Centre de Recherche Paul Pascal 116 avenue du Dr. Albert Schweitzer 33600 Pessac
devant le jury composé de
- Carlos DRUMMOND - Directeur de recherche - CNRS - Directeur de these
- Chris EWELS - Directeur de recherche - CNRS - Rapporteur
- Patrick DAVIDSON - Directeur de recherche - CNRS - Rapporteur
- Cécile ZAKRI - Professeure des universités - Université de Bordeaux - Examinateur
- Jordi FARAUDO - Directeur de recherche - CSIC - Examinateur
Le graphène, nanomatériau carboné bidimensionnel, possède des propriétés remarquables en termes de conductivité électrique, de résistance mécanique et de conductivité thermique. Ces qualités font de lui un matériau polyvalent et très prometteur pour de nombreux secteurs d'applications comme l'électronique, les matériaux composites ou encore divers revêtements fonctionnels. Ces propriétés dépendent néanmoins de sa qualité et de la synthèse utilisée. L'exfoliation en phase liquide est l'une des techniques les plus adaptées à la production de graphène, sur laquelle l'entreprise Carbon Waters a basé son système de production. Les dispersions de graphène ainsi produites peuvent être facilement incorporées à différents types de matrices et permettent l'exploitation des propriétés du graphène. Ces travaux de thèse vont s'intéresser à deux aspects différents de ce procédé pour approfondir sa compréhension et son contrôle en ayant pour objectif une industrialisation à grande échelle efficace et sécurisée. Après un premier chapitre d'état de l'art sur le graphène et ses techniques de production, l'oxydation du graphénure en graphène neutre fait l'objet du deuxième chapitre. Des méthodes de caractérisation telles que la spectroscopie UV-visible, la spectroscopie Raman, la microscopie électronique à transmission et la calorimétrie différentielle à balayage sont utilisées pour étudier ce phénomène. Ce chapitre apporte une analyse thermodynamique du processus ainsi qu'une première étape dans le contrôle de l'oxydation, réalisée par l'utilisation de la micro-fluidique et le travail avec différents oxydants. Le troisième chapitre lui examine en détails les mécanismes de stabilité du graphène en dispersion aqueuse. Des techniques telles que le titrage potentiométrique, le titrage calorimétrique isotherme, les mesures du potentiel zêta en dispersion et de surface, la spectroscopie Raman et la microscopie à force atomique sont employées pour analyser l'interface graphène/eau. Les expériences menées montrent une charge du graphène dans l'eau, conséquence de l'interaction entre ce dernier et les hydroxydes et hydroniums présents dans l'eau. Cette charge, dépendante du pH, constitue la raison de la stabilité du graphène en dispersion aqueuse. Enfin, des simulations de dynamique moléculaire sont réalisées pour modéliser les différentes étapes du processus de production des dispersions aqueuses de graphène, complétant ainsi les études expérimentales et fournissant une compréhension approfondie au niveau moléculaire.
ED Sciences Physiques et de l'Ingénieur
Méthodologie participative pour une rénovation urbaine durable : influence du microclimat sur le confort des usagers
par Zineb JKAOUA (I2M - Institut de Mécanique et d'Ingénierie de Bordeaux)
Cette soutenance a lieu à 9h00 - Amphie 3 Ecole nationale supérieure d'architecture et de paysage - 740 Cours de la Libération - BP 70109 - 33405 Talence
devant le jury composé de
- Denis BRUNEAU - Professeur des universités - ENSAP-Bordeaux - Directeur de these
- Stéphane GINESTET - Professeur des universités - INSA de Toulouse - Rapporteur
- Yann NUSSAUME - Professeur des universités - ENSA Paris-La-Villette - Rapporteur
- Lucie MERLIER - Maîtresse de conférences - Université Lyon 1 - Examinateur
- Vincent LAUREAU - Maître de conférences - ENSA Paris-Val-de-Seine - Examinateur
Le changement climatique devient de plus en plus préoccupant. En effet, parmi ses conséquences, nous subissons des vagues de chaleur estivale plus fréquentes, plus longues et plus intenses. Ces épisodes de chaleur entraînent des répercussions considérables en milieu urbain. Ils rendent les activités quotidiennes dans les espaces de vie extérieurs et intérieurs extrêmement inconfortables, engendrent des conséquences néfastes sur la santé publique parfois létale et augmentent la demande énergétique pour la climatisation des bâtiments. Ces constats soulignent l'importance de la transition vers des villes plus résilientes, respectueuses de l'environnement. Dans ce contexte, les priorités d'actions architecturales se doivent d'évoluer. En effet, il y a lieu désormais de fournir les efforts nécessaires au réaménagement des espaces urbains dans les zones densément peuplées et à la réhabilitation des bâtiments existants, tout en procédant dans le même temps à la réalisation des bâtiments neufs économes en énergie. En mettant l'accent sur le réaménagement urbain et la réhabilitation des bâtiments, la démarche, participative, proposée vient conforter les bâtiments existants et renforcer l'attractivité des espaces extérieurs, favorisant ainsi les modes de vie durables et la réalisation d'avancées significatives participant à la lutte contre le changement climatique. Les travaux menés dans cette thèse s'intéressent au confort perçu et à l'amélioration de la qualité de vie, sujets prioritaires des bureaux d'études spécialisés, des maitres d'ouvrage et des collectivités locales. Dans ce but, cette thèse propose d'offrir, aux concepteurs et aux décideurs, des outils adaptés à la pratique, agissant de la programmation à l'exploitation d'un projet de rénovation urbaine et ce, en considérant l'aspect climatique local et l'aspect subjectif. Notre démarche scientifique a consisté à analyser un ensemble d'outils d'aide à la décision. Certains modèles de caractérisation du confort hygrothermique sont complexes et prennent en considération plusieurs paramètres pour évaluer le confort des usagers. La première étape a comporté une analyse de sensibilité d'un indice de confort objectif UTCI (Universal Thermal Climate Index) afin de repérer les paramètres significatifs qui nécessitent une mesure. La seconde étape a impliqué la validation d'un indice moyen de confort perçu à l'échelle urbaine. En effet, cette démarche s'est concrétisée par l'adoption d'une méthode expérimentale basée sur un état de l'art portant sur les différents indices de confort thermiques. Nous avons ainsi expérimenté la méthodologie intégrant des campagnes de mesures physiques in-situ et des enquêtes standardisées à l'aide des questionnaires adressés aux usagers. Les données recueillies permettent le calcul d'un indice moyen de confort perçu (APCI) et la corrélation de cet indice avec des mesures microclimatiques relevant de l'ingénierie appliquée. L'étape suivante a consisté en une étude numérique simplifiée à l'échelle du bâtiment participant à estimer l'effort requis pour maintenir le confort intérieur généré par une rénovation urbaine. Pour cela, il a fallu utiliser une base de données de bâtiments existante pour simuler le bâtiment et générer, comparer et ajuster des données météorologiques afin d'alimenter l'outil de simulation thermique des bâtiments. Les travaux développés dans cette thèse participent ainsi à poser les bases méthodologiques pratiques pour le développement de projets urbains confortables, étape essentielle vers une urbanisation mieux adaptée aux réalités climatiques futures.