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Contrôle actif par composants piézo-électriques de structures souples en grands déplacements
No full textLorsque les structures vibrantes sont soumises à de grands déplacements, leur comportement dynamique peut être fortement non linéaire et présente un couplage vibrations/grands déplacements. Une commande linéaire et une stratégie de contrôles indépendants ne sont plus adaptés. Létude développée traite du contrôle non linéaire de structures bi-articulées. Une modélisation fine est réalisée. Elle lie les éléments finis, où le couplage déformations/champ électrique est pris en compte, et les grands déplacements. Le contrôle est réalisé par des actionneurs électromécaniques et piézo-électriques. La stratégie de contrôle MIMO développée consiste à pondérer à chaque instant la commande de contrôleurs fonctionnant en parallèle, calculés pour des points de fonctionnement traversés au cours du mouvement. La commande multivariable est obtenue en pondérant par interpolation les commandes linéaires quadratiques de chaque contrôleur optimisé, en fonction des grands déplacements. Les simulations de la première application : une structure bi-articulée rigide, ont montré que le contrôle non-linéaire est bien plus efficace quun contrôle linéaire, lutilisation des couples moteurs étant meilleure. La seconde application du contrôle non linéaire proposé concerne une structure bi-articulée flexible. Dans un premier temps, une poutre instrumentée d\u27un actionneur piézo-électrique bimorphe et de deux capteurs piézo-électriques est réalisée. Le modèle associé est recalé de façon optimisée. Les contrôles de la poutre encastrée, puis articulée sur un motoréducteur sont performants. Les résultats issus des simulations et de lexpérimentation sont en bon accord. Le contrôle non linéaire de structure bi-articulée flexible modélisée par deux modes de corps rigides et cinq flexibles est simulé. Il savère robuste en stabilité et performance. Grâce à ce type de contrôle, la dynamique globale est maintenue quasi-constante au cours du mouvement, malgré lévolution de la géométrie de la structure
Optimisation des étapes technologiques pour la fabrication de composants de puissance en carbure de silicium
No full textEn électronique de puissance, la filière silicium représente la quasi-totalité des composants actifs. De nos jours, avec les nouvelles contraintes, des tensions élevées (>5kV), des températures de fonctionnement importantes (>200 C), le silicium a atteint ses limites. Le carbure de silicium (SiC) est un semi-conducteur à large bande interdite. Il possède des propriétés physiques bien supérieures à celles du silicium pour les applications de puissance. Cependant, la technologie de fabrication des composants de puissance n\u27est pas encore mature. Les travaux de cette thèse portent sur l\u27optimisation des étapes technologiques nécessaires pour la fabrication de composants de puissance en SiC. Et plus particulièrement la gravure plasma pour la mise en place d\u27une protection périphérique mesa et le contact ohmique sur le SiC de type P ont été étudiés. Ces améliorations ont été implémentées dans la fabrication de différentes diodes SiC et ont permis d\u27obtenir des composants de 1,2kV à 6kV
Tatouage numérique de maillages surfaciques, statiques et dynamiques 3D, par des approches utilisant la représentation en ondelettes
No full textCette thèse propose des méthodes de protection des droits d\u27auteur, par tatouage numérique, d\u27objets en trois dimensions représentés par leur maillage triangulaire surfacique. Les approches proposées utilisent la décomposition en ondelettes du maillage ou des signaux associés à l\u27évolution des coordonnées des sommets de ce maillage au cours du temps. Maillages statiques. Une première proposition, incorpore le tatouage dans le module des coefficients d\u27ondelettes. Elle nécessite la transformation des coordonnées cartésiennes des sommets en coordonnées sphériques. Après la transformée en ondelettes inverse, les index des sommets sont réordonnés, afin d\u27assurer une invariance des coefficients d\u27ondelettes. Cette approche garantit l\u27extraction du tatouage sans le maillage original. Une deuxième proposition utilise une approche statistique. Elle incorpore le tatouage dans le module des coefficients d\u27échelles, par intervalles de leur histogramme. La moyenne ou la variance de chaque intervalle est modifiée par le tatouage à l\u27aide d\u27une transformation non linéaire exponentielle. Le tatouage peut être extrait, sans le maillage original, à partir de la distribution des coefficients d\u27échelle ou directement sur le maillage en pleine résolution. Séquences de maillages à connectivité constante. L\u27évolution temporelle des coordonnées des sommets est assimilée à trois signaux indépendants et le tatouage est incorporé dans les coefficients d\u27ondelettes de chacune des coordonnées, dans ceux du module de chaque sommet ou d\u27échelle de ce dernier signal
Contribution à la prédiction des conséquences mécaniques des phénomènes thermo-hydriques couplés : Application au bois.
No full textLes effets de sollicitations climatiques variables, combinées à un chargement mécanique, entraînent dans certains matériaux des accumulations différées de contraintes et de déformations. Les travaux de recherches en mécanique sorientent donc de plus en plus vers la compréhension du comportement des matériaux, associée au développement de lois mathématiques capables dintégrer des mécanismes multi-physiques couplés. Lobjectif de ce travail consiste à développer un outil numérique capable dapporter une contribution à la prédiction du comportement mécanique dun matériau complexe tel que le bois, en vue dune optimisation des utilisations, de la durée de vie et des procédés de mise en forme, de fabrication ou dassemblage. La première partie permet détablir létat des connaissances physico-mécaniques du bois. Un rappel des notions importantes sur son caractère hydrophile est essentiel pour une bonne compréhension des phénomènes sinitiant au sein du matériau. De nombreux modèles numériques macroscopiques développés ces vingt dernières années permettent dapporter des éléments pour la compréhension du comportement mécanique du bois et des phénomènes de transferts de masse et de chaleur associés. Les outils développés ne sont souvent appropriés que pour létude des phénomènes mécanosorptifs se développant dans la direction longitudinale ou dans les directions transverses. La seconde partie aborde la mise au point de loutil numérique thermo-hydro-viscoélastique orthotrope 3D qui prend en compte les différents paramètres pilotant la réponse du matériau (taux de variation hydrique, histoire de ces variations, niveau de contraintes équivalentes établi selon un critère 3D). Enfin la troisième partie a trait à lexploitation des outils numériques développés. Les différents paramètres mécanosorptifs du modèle sont recalés à partir de plusieurs applications dune large diversité
Etude des effets des contraintes mécaniques induites par les procédés de fabrication sur le comportement électrique des transistors CMOS des nuds technologiques 65nm et en deça
No full textLa densité des dispositifs dans les circuits intégrés n\u27a cessé d\u27augmenter exponentiellement depuis les années 1970, mais il devient de plus en plus difficile de réduire davantage certains des paramètres. Le silicium, base de la technologie CMOS, est connu pour être un matériau piezorésitif. On peut donc améliorer les performances des dispositifs à l\u27aide des contraintes mécaniques. Cette thèse vise à étudier dans le détail comment les techniques de fabrication induisant des contraintes mécaniques modifient le comportement électrique des transistors, et ceci pour les générations CMOS 65nm et en deça. La compréhension des mécanismes physiques, et la résolution des problèmes d\u27intégration technologique ont été les motivations principales, qui s\u27est concentrée sur trois techniques génératrices des contraintes : l\u27isolation par tranchées, le dépôt des couches d\u27arrêt de la gravure des contacts, et la mémorisation des contraintes du matériau de grille. Nous nous sommes également intéressés à l\u27influence de l\u27orientation du cristal. L\u27impact de ces procédés induisant des contraintes sur les dispositifs a donc été évalué en fonction des paramètres matériaux et des dimensions des transistors
Intégration du silicium poreux dans des microsystèmes fluidiques : application aux laboratoires sur puce
No full textL\u27intégration du silicium poreux (SiP) dans des microsystèmes fluidiques est réalisée afin d\u27exploiter sa grande surface spécifique comme phase stationnaire pour le tri moléculaire dans des laboratoires sur puce. La perméabilité aux liquides de membranes en SiP est déterminée. La filtration stérique de particules de 50 nm à travers une membrane en SiP est démontrée. Après une étude de l\u27oxydation à 300 C du SiP et de la densification de l\u27oxyde à 500 C ou 700 C, plusieurs méthodes de fonctionnalisation de surface du SIP avec des groupements (ioniques, C18, calixarènes et protéines IgG) sont mises au point. Des simulations et des mesures microfluidiques sur des microcanaux porosifiés et non, montrent que les écoulements suivent la loi de Navier-Stokes. Des caractérisations électriques et des simulations de la répartition des lignes de champ dans une puce contenant un microcanal poreux fonctionnalisé montrent la possibilité d\u27utiliser le SiP dans un système de séparation électrophorétique
Segmentation in echocardiographic imaging using parametric level set model driven by the statistics of the radiofrequency signal
No full textL\u27objectif de cette thèse est de développer et de valider une méthode de traitement d\u27image permettant d\u27obtenir la segmentation et le suivi de structures cardiaques tel que le myocarde en échographie ultrasonore de radiofréquence. Dans un premier temps, nous proposons une étude statistique du signal radiofréquence. Cette étude nous a permis de définir et de valider une distribution statistique permettant de modéliser la statistique du signal ultrasonore pour des régions tissulaires et sanguines. Dans un deuxième temps, nous exploitons le modèle statistique proposé dans un formalisme de contour actif variationnel afin d\u27effectuer la segmentation d\u27images échographiques. Le modèle ainsi utilisé est basé sur la minimisation d\u27une fonctionnelle d\u27énergie dérivée d\u27un critère de maximum de vraisemblance. Le modèle de contour actif a été implémenté en utilisant la méthode des ensembles de niveaux. L\u27évaluation menée sur des simulations numériques et des données échocardiographiques a montré la supériorité de ce modèle sur un modèle basé sur une statistique Gaussienne, en particulier pour la détection du myocarde. Finalement, afin de segmenter l\u27ensemble d\u27une séquence, nous proposons d\u27insérer des informations a priori spatio-temporelles dans le formalisme d\u27ensemble de niveaux. Pour ce faire, nous avons développé un modèle d\u27ensemble de niveaux paramétrique basé sur une méthode de collocation exploitant des fonctions de base radiale. Cette approche permet ainsi de contraindre l\u27évolution du contour actif implicite par l\u27exploitation d\u27un filtre de Kalman. L\u27intérêt de cette démarche a été illustré sur des simulations numériques et des données échocardiographiques
Croissance de couches minces de silicium par épitaxie en phase liquide à basse température pour applications photovoltaïques
No full textDans le cadre de cette thèse, nous présentons une voie économique, propre et innovante de réalisation de substrat de silicium en couche mince pour applications photovoltaïques. Elle est basée sur la croissance de couche par épitaxie en phase liquide à basse température sur substrats de silicium fragilisé par implantation ionique pour le détachement et le report sur substrats bas coûts. L\u27objectif de ce travail est de trouver les conditions expérimentales pour baisser la température d\u27épitaxie (<800 C au lieu de 1050 C) tout en conservant une vitesse de croissance relativement élevée. Nous avons mis au point une méthode innovante qui consiste à utiliser deux bains différents : le premier contenant Al-Sn-Si permet de désoxyder la surface du substrat de silicium sans utiliser l\u27hydrogène et le second contenant Sn-Si permet la croissance d\u27une couche épaisse de silicium. Des couches uniformes de 15µm d\u27épaisseurs ont été obtenues après 3 heures de croissance. Des études thermodynamiques exploitant les diagrammes de phase de mélanges ternaires ou quaternaires ont été réalisées pour atteindre des vitesse de croissance élevées. Des alliages à base d\u27étain et de cuivre ont été sélectionnés, l\u27étain pour abaisser la température et le cuivre pour augmenter la solubilité du silicium. Des couches de 30µm ont été obtenues après 2 heures de croissance. Nous avons également montré que cette étape d\u27épitaxie pourrait être compatible avec la technologie de fragilisation par implantation ionique
Elaboration des mousses nanocomposites Polystyrène/ silicate lamellaire en milieu supercritique
No full textDes mousses de polystyrène renforcé par des objets lamellaires ont été réalisées en milieu supercritique. Le fluide CO2 supercritique comme agent de gonflement. Trois types d\u27objets lamellaires différents par leur structure et leur traitement de surface ont été étudiés: une montmorillonite modifiée par les cations aromatiques (notée MMT-benz) et une montmorillonite et un mica modifiés par les même cations d\u27ammonium porteurs de fonctions méthacrylate (noté MMT-MHAB et mica-MHAB). La MMT-benz est compatible avec la matrice polystyrène grâce à la présence de groupement benzyl. La MMT-MHAB et le mica-MHAB sont des silicates réactifs grâce à la présence de la double liaison et CO2-phile grâce à la présence de groupement méthacrylate dans les galeries d\u27argile. Les nanocomposites PS/silicates lamellaires modifiés (5% en poids) sont isssues de trois procédés d\u27élaboration : i) à l\u27état fondu dans une miniextrudeuse bi-visii) en solutioniii) pendant la polymérisation in situ de styrène en émulsion. La polymérisation in situ est la méthode la plus appropriée pour obtenir la dispersion la plus aboutie. Les propriétés thermiques, propriété thermo-mécaniques sont caractérisées. En ajustant les conditions d\u27élaboration des mousses en contrôlant l\u27état de dispersion et la nature des silicates lamellaires, les morphologies des mousses nanocomposites comme la taille de cellules, la densité de cellules et l\u27épaisseur de la peau non-moussée sont maitrisées. Nous avons montré que les propriétés thermo-mécaniques des mousses nanocomposites sont améliorées en présence des silicates qui gouverne la taille des cellules et l\u27épaisseur de la peau non-moussée
Analyse biochimique du bis(monoacylglycérol)phosphate dans les cellules monocytiques THP-1 et étude de son rôle sur le trafic intracellulaire du cholestérol
No full textLobjectif de ce travail a été de caractériser le Bis(Monoacylglycérol)Phosphate (BMP) dans les macrophages issus de la lignée monocytaire humaine THP-1, ainsi que dappréhender son rôle possible dans la régulation de lhoméostasie du cholestérol. Nous avons montré par immunofluorescence que le BMP est localisé de façon quasi-exclusive au niveau des endosomes tardifs. Dans les macrophages THP-1, le BMP représente environ 1 à 2% des phospholipides totaux. Lanalyse en chromatographie en phase gazeuse des esters méthyliques des acides gras du BMP cellulaire révèle une majorité dacide oléique. Le BMP présente en outre une richesse particulière en acides gras poly insaturés, notamment en acide docosahexaénoïque ou DHA. Lors de lincubation des macrophages THP-1 avec du DHA exogène, nous avons observé que cet acide gras est incorporé de façon importante dans le BMP comparativement aux autres phospholipides. A linverse, bien quentrant dans la composition du BMP à létat basal, nous navons constaté aucune incorporation dacide arachidonique exogène. Nos différents résultats suggèrent une sélectivité dincorporation du DHA dans le BMP, comparativement aux autres acides gras. Nous avons également observé cette sélectivité dans une lignée cellulaire de fibroblastes de hamster, suggérant un métabolisme commun dans les cellules de mammifères. Ce travail a également mis en évidence limplication du BMP dans le trafic intracellulaire du cholestérol. Lorsque les macrophages en culture sont incubés en présence de lanticorps anti-BMP, lanticorps est internalisé et saccumule dans les endosomes tardifs. Cette accumulation est associée à celle du cholestérol dans ces endosomes. Létude des différentes voies métaboliques du cholestérol dérivé des lipoprotéines de basse densité suggère que lanticorps anti-BMP diminue lefflux du cholestérol médié par les HDL