ED Sciences Chimiques
Procédés laser appliqués aux matériaux composites cuivre/diamant
par Emmanuel LOUBÈRE (ICMCB - Institut de Chimie de la Matière Condensée de Bordeaux)
Cette soutenance a lieu à 10h00 - Amphithéâtre iCMCB-CNRS 87 Avenue du Dr Albert Schweitzer 33608 Pessac
devant le jury composé de
- Cyril AYMONIER - Directeur de recherche - ICMCB, CNRS - Examinateur
- Yongfeng LU - Professeur des universités - University of Nebraska Lincoln - Examinateur
- Hanlin LIAO - Professeur des universités - Université de Technologie de Belfort Montbéliard, ICB-PMDM-LERMPS - Rapporteur
- Yann LEPETITCORPS - Professeur des universités - Laboratoire des Composites Thermo Structuraux - Examinateur
- Andrzej KUSIAK - Maître de conférences - Institut de Mécanique et d'Ingénierie de Bordeaux (I2M) - CoDirecteur de these
- Karl JOULAIN - Professeur des universités - Université de Poitiers - Institut P' - Rapporteur
- Kim VANMEENSEL - Associate Professor - Katholieke Universiteit, Leuven - Examinateur
- Jean-François SILVAIN - Directeur de recherche - Université de Bordeaux - Examinateur
Avec la miniaturisation croissante des composants électroniques, une quantité plus importante de chaleur doit être évacuée des dispositifs électroniques. Sans une dissipation thermique optimale, la surchauffe des composants risque de réduire considérablement leur durée de vie et leur fiabilité. Pour répondre à ce besoin, de nouveaux matériaux de gestion thermique, dotés de propriétés thermiques adaptées et mécaniquement résistants, doivent être développés. Les matériaux composites à matrice cuivre (Cu) renforcée par des particules de diamant (D) ont le potentiel d'être utilisés comme matériaux de dissipation thermique de nouvelle génération en raison de leur conductivité thermique potentiellement élevée et de leur coefficient de dilatation thermique (CTE) ajustable. En effet, le Cu, utilisé historiquement comme drain thermique, est le second conducteur thermique métallique derrière l'argent (λCu = 400 W/(m.K)). Le diamant possède, quant à lui, la conductivité thermique la plus élevée (entre 1000 et 2500 W/(m.K)) de tous les matériaux massifs connus dans la nature, et un faible CTE (voisin de 2 10-6/K). Pour ce type de système (Cu-C) non réactif chimiquement, il est nécessaire d'améliorer la réactivité de l'interface cuivre-carbone (Cu-C), afin d'améliorer le transfert thermique entre la matrice Cu et le renfort C. De plus, l'utilisation des procédés d'élaboration conventionnels, comme la métallurgie des poudres, limite l'élaboration des matériaux composites Cu/D à des formes simples (cylindre ou cube). L'extrême dureté du diamant rend l'usinage très complexe voire impossible avec les méthodes d'usinage conventionnelles. Le développement de la fabrication additive (FA) et des lasers à impulsions ultrabrèves offre désormais la possibilité de fabriquer et de traiter des pièces de formes complexes, et ceci quelle que soit la nature du matériau. Cette étude a pour but d'optimiser l'élaboration de matériaux composites Cu/D pour des applications de gestion thermique par un procédé de FA utilisant un laser, ainsi que leur post-traitement avec un laser à impulsions ultrabrèves. Dans un premier temps, des matériaux modèles multicouches et des matériaux composites Cu/ fibre de carbone sont respectivement élaborés par pulvérisation cathodique magnétron et par métallurgie des poudres. Ces matériaux modèles sont ensuite caractérisés thermiquement par radiométrie photothermique afin d'évaluer l'influence de la nature chimique de l'interface Cu-C sur la conductivité thermique du système Cu/C. Ensuite, la fabrication de matériaux à base de Cu et de matériaux composites Cu/D, par le procédé de FA de fusion laser sur lit de poudre (LPBF), est étudiée en utilisant un laser continu infrarouge. Ce laser possède un profil de distribution spatiale d'intensité constant sur tout le diamètre du spot, appelé profil « top hat ». Enfin, la faisabilité de polir des surfaces rugueuses de Cu et de matériaux composites Cu/D par laser à impulsion femtosecondes est investiguée, avec pour ambition d'atteindre un état de surface ayant une rugosité moyenne submicronique.
ED Sciences de la Vie et de la Santé
Etude de la dégradation de pesticides par procédé de Lumière Pulsée combinant une approche de chimie analytique et d'écotoxicologie. Application aux effluents viticoles
par François CLAVERO (Oenologie)
Cette soutenance a lieu à 14h00 - Amphithéatre 210 Chem. de Leysotte, 33140 Villenave-d'Ornon
devant le jury composé de
- Rémy GHIDOSSI - Professeure des universités - Université de Bordeaux - Directeur de these
- Florence GERET - Professeure des universités - Institut national Universitaire Champolion - Rapporteur
- Marie-Virginie SALVIA - Maîtresse de conférences - Université de Perpignan - Rapporteur
- Régis GOUGEON - Professeur des universités - Université de Bourgone - Examinateur
- Julien PARINET - Chercheur - Agence National de sécurité sanitaire de l'alimentation, de l'environnement et du travail - Examinateur
La viticulture génère d'important volumes d'eaux usées contaminées par des pesticides. Les procédés actuels pour traiter ces effluents présentent des limites (énergivores, efficacité limitée, production de déchets concentrés en pesticides). La lumière pulsée (LP) a récemment montré un potentiel pour la dégradation de quelques pesticides. L'objectif de ce travail a été de développer un procédé continu de traitement des effluents viticoles par LP en combinant une approche de chimie analytique et d'écotoxicologie. Tout d'abord, le traitement par LP en statique de 20 pesticides largement utilisés en viticulture a révélé la formation de 74 produits de dégradation. Ces pesticides ont été dégradés à au moins 93,5 %. A travers cette étude, une optimisation des conditions opératoires de traitement par LP a permis des baisses de toxicité aiguë pour tous les modèles étudiés (bactéries, algues et poissons). Puis, l'optimisation de la LP en mode continu a permis de dégrader plus de 99 % des 20 pesticides en cocktail. Le traitement optimisé a été appliqué sur 3 effluents. La toxicité des effluents a été significativement réduite pour les trois modèles biologiques. Cependant, une toxicité élevée subsiste dans tous les échantillons traités en raison des éléments traces métalliques (ETM) présents dans les effluents. Enfin, des analyses LC-HRMS ont permis de discriminer 82 produits de dégradation, via des outils chimiométriques et 47 structures ont été proposées. La toxicité individuelle des photoproduits, estimée par ECOSAR, indique une baisse de toxicité, à la fois aiguë et chronique, pour les algues et poissons, mais seuls deux photoproduits ont été estimés non-toxiques. Ces résultats confirment l'efficacité de la LP pour dégrader la majorité des pesticides étudiés et réduire la toxicité des eaux traitées. Un couplage de la LP avec des procédés de coagulation-floculation-filtration pour éliminer les ETM, ainsi que l'ajout de peroxyde d'hydrogène, pourrait encore améliorer cette efficacité, réduire les coûts énergétiques et permettre une dégradation plus importante des photoproduits. Des études supplémentaires sont nécessaires pour évaluer les effets aigus et chroniques de ce procédé sur divers maillons de la chaîne trophique aquatique.