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Efficient Preparation and Optimization of Activated Carbon Monoliths from Resorcinol-Formaldehyde Resins for CO2 Capture
No full textInternational audienceActivated carbon monoliths with developed porosity, high surface area and excellent adsorption properties were successfully prepared from resorcinol-formaldehyde resins using a physical activation method. The primary objective of this study was to examine the impact of key parameters, namely hexamethylenetetramine content (0.08–0.2 g), pyrolysis heating rate (5–20 °C/min) and activation time (1–7 h), on the final characteristics of the activated carbon in order to identify the optimal operating conditions to achieve the desired properties. All the cured resin samples were pyrolyzed at 900 °C under a nitrogen atmosphere, while the activation process took place in the presence of CO2. The evaluation of the activated carbon materials was based on the CO2 adsorption capacity and BET surface area, micropore area and total pore volume, which were employed as the criteria for selecting the optimal activated carbon. The synthesized porous carbon monoliths exhibited good properties: high BET surface area (900 m2/g), high CO2 adsorption capacity (5.33 mmol/g at 0 °C and 1 bar, 3.8 mmol/g at 25 °C and 1 bar) and good CO2 selectivity for CO2/N2 and CO2/CH4 mixtures. These results were obtained with a pyrolysis heating rate of 5 °C/min and a 3 h activation period
Duplex α+α′組織を呈すTi-6Al-2Sn-4Zr-2Mo-Si合金の優れた引張強度-延性バランス：実験研究と機械学習を援用した組織因子の影響
No full textInternational audienceThis research focuses on the systematic study of a Ti–6Al–2Sn–4Zr–2Mo–Si titanium alloy and the characterization of α+β (equiaxed and bimodal) and α+αA (duplex) microstructures. It provides more insights on the outstanding advantages of the duplex (α+αA) microstructure, especially on its exceptional work hardening and strength–ductility balance. The heat treatment conditions required to form equiaxed, bimodal and duplex microstructures and their effects on the grain size and the phase proportion are discussed. It shows how the microstructural parameters can be controlled thanks to the heat treatment temperatures, the holding times and possible aging processes. The influence of such microstructural factors on the tensile properties of each alloy is investigated, especially on strength (proof stress, ultimate tensile strength), ductility (plastic elongation) and work hardening properties. The duplex (α+αA) microstructure is compared with the equiaxed and bimodal microstructures and its advantages are displayed, highlighting the better strength–ductility balance and superior work hardening properties of the duplex microstructure. Indeed, the deformed microstructure of the duplex (α+αA) microstructure reveals more homogeneous strain partitioning than that of the bimodal (α+β) microstructure. Thus, this work proved the potential of an optimized duplex (α+αA) microstructure for the enhanced tensile properties at room temperature. Finally, a machine learning model using gradient boosting regression trees is used to quantify the importance of the microstructural factors (type of microstructure, grain size and phase ratio) on the mechanical properties. © 2024 Japan Institute of Metals (JIM)
Ingénierie de la sécurité dans les usines de traitement des eaux usées
No full textInternational audienceLe déploiement d’une culture de la sécurité industrielle est au cœur des préoccupations du SIAAP (Syndicat Interdépartemental pour l’Assainissement de l’Agglomération Parisienne) afin d’intégrer pleinement, et à tous les niveaux, la prise en compte du risque, de toute nature, dans la réalisation de ses missions de service public. Outre la poursuite des actions engagées depuis plus de 10 ans en matière de sécurité industrielle, la Direction de la Sécurité a fixé les enjeux en matière de prévention pour les années à venir. Construit autour de son Programme Annuel de Prévention (PAP), les axes de travail portent sur (1) le développement de la sécurité à l’échelle industrielle dans l’exploitation des ouvrages, (2) la prise en compte des risques majeurs dans la réalisation des activités et (3) le leadership sécurité.Une première phase de ce travail a été réalisée en 2022 (Saillant, 2022) en se focalisant sur les modalités de prise en compte du risque chimique à l’étape d’exploitation des ouvrages existants. En pratique, la difficulté principale est la prise en compte du risque de formation de mélanges incompatibles (une sorte d’angle « mort »). L’objectif était de mettre en place des matrices de compatibilité pour l’ensemble des produits chimiques utilisés en vrac. On présente dans cette communication la méthode développée et les outils mis en place. Ainsi, les dangers potentiels sont mis en évidence (induits par des mélanges de substances comme l’explosion en masse, la formation d’un nuage toxique, …) et une matrice de criticité à large maille a été construite sur la base de distances forfaitaires d’effets et de la cinétique estimée de l’accident. L’outil final se présente sous la forme d’un tableau qui permet d’identifier la catégorie de danger en fonction des caractéristiques physico-chimiques de produits qui se mélangent. C’est un outil d’alerte, de prise de conscience. A cette étape, et comme les circonstances susceptibles de matérialiser ces dangers ne sont pas intégrées, il n’est pas possible d’estimer la probabilité de l’accident, ni d’en estimer précisément les conséquences donc de prévoir les « barrières de sécurité ». On note néanmoins que l’outil a été bien reçu par les équipes et est effectivement utilisé ce qui incite à poursuivre le travail vers la prévention.Dans le prolongement de ce travail, on envisage d’intégrer le déroulement des séquences accidentelles dans la description de l’accident (méthode des arbres par exemple) de manière à coter la probabilité mais aussi de pouvoir plus précisément évaluer les quantités mises en œuvre dont dépendent les effets. Il faudra aussi mettre au point des modèles de prédiction des conséquences. A partir de ce point, il devrait être possible de définir les mesures de maitrise des risques les plus pertinentes. L’un des défis est que la méthode proposée puisse être déclinée à travers les niveaux opérationnels du SIAAP
Extraction et analyse, en fonction des paramètres de frittage laser direct de métal, des caractéristiques matérielles d'un alliage Al-Mg-Zr-Sc
No full textNowadays, there are many different Additive Manufacturing (AM) technologies that have already become integral parts of various industries (e.g., automotive, medical, energy, or aerospace) due to their process-specific properties. In the realm of highly stressed compo-nents, Direct Metal Laser Sintering (DMLS) – a powder bed process for producing metallic topologies – has become particularly well established. In this process, a thin layer of pow-der material is initially applied to a build platform using a recoater arm and then fused into a solid structure using a laser beam. This iterative process, conducted in an inert gas atmosphere, continues until the desired structure is fully printed. The process parameters involved (e.g., laser power, laser speed, gas flow, or build platform temperature) are de-fined in an alloy-dependent standard parameter set, ensuring maximum density and strength of the printed components. This work experimentally investigates the impact of modified printing parameters on the structure and associated physical properties (tensile strength, yield strength, Young’s modulus, damping rate, and thermal conductivity) of hardened aluminum specimens. Other industry-relevant characteristics (e.g., dimensional accuracy, surface roughness, and hardness) were also examined. The collected data aims to verify the hypothesis that DMLS is suitable for multi-physical optimization of metallic topologies and to provide ma-terial data for data-driven simulation models. The methodology to address the hypothesis is based on a Design of Experiments (DoE) for specimen production. Additionally, a systematic sequence of different specimen geome-tries was defined to facilitate the determination of all material properties using the same specimens. To ensure accurate data collection (e.g., mitigating systematic error influences or measurement errors), a specific measurement protocol was defined for each material property being examined, outlining details such as the choice of measurement tools and the number of measurements conducted. Furthermore, test setups for measuring the damping rate and thermal conductivity were developed, built and validated inde-pendently. All measurement results have demonstrated that varying printing parameter sets signif-icantly impact the microstructure (e.g., different porosities and pore types) and the asso-ciated material properties. Additionally, it has been observed that different regions within a single geometry can be fabricated using distinct printing parameter sets, crucial for op-timizing multi-physical components. It is noteworthy that the data quality is high, at-tributed to the excellent reproducibility of measurements. Furthermore, aside from differ-ing material properties, three distinct material behaviors dependent on parameters have been identified: brittle, semi-brittle, and ductile. From the collected material data and the range of measured material properties, it can be concluded that the DMLS method holds great potential for the multi-physical optimization of metallic structures. Furthermore, this experimental work also makes a significant con-tribution to the further development of simulation models in the field of data-driven ap-proaches for Laser Powder Bed Fusion (LPBF).En raison des propriétés spécifiques qu'elles permettent d'obtenir, de nombreuses technologies de fabrication additive (Additive Manufacturing, AM) sont désormais couramment utilisées dans divers secteurs industriels tels que l'automobile, le médical, l'énergétique et l'aérospatial. Le frittage laser direct de métal (Direct Metal Laser Sintering, DMLS) est un procédé sur lit de poudre permettant de produire des structures métalliques complexes, et il s'est imposé pour la fabrication de composants soumis à de fortes contraintes. Ce procédé commence par l'application d'une fine couche de poudre sur une plateforme de fabrication à l'aide d'un bras robotisé multi-axes. Ensuite, cette poudre est fusionnée à l'aide d'un faisceau laser dans une atmosphère de gaz inerte, et ce processus se répète itérativement jusqu'à obtenir la structure souhaitée. Les paramètres du procédé DMLS, tels que la puissance et la vitesse du laser, le flux de gaz et la température de la plateforme, sont choisis en fonction de l'alliage utilisé pour garantir une densité et une résistance maximales des composants imprimés. Ces travaux portent sur une étude expérimentale visant à analyser l'influence des paramètres de fabrication sur les propriétés physiques d'échantillons imprimés en aluminium trempé, incluant la résistance à la traction, la limite d'élasticité, le module de Young, le taux d'amortissement et la conductivité thermique. D'autres propriétés pertinentes pour l'industrie, telles que la précision dimensionnelle, la rugosité de surface et la dureté, ont également été examinées. Les données recueillies permettent de vérifier l'hypothèse selon laquelle le procédé DMLS est adapté à l'optimisation multi-physique des structures métalliques et d'enrichir les modèles de simulation basés sur les données. La méthodologie employée repose sur l'utilisation d'un plan d'expériences (Design of Ex-periments, DoE) pour la production des échantillons. Pour évaluer toutes les propriétés physiques d'intérêt, une méthode séquentielle et systématique a été définie pour obtenir des éprouvettes de différentes géométries à partir des échantillons fabriqués. Un protocole de mesure spécifique a été mis en place pour chaque propriété examinée, incluant des détails sur les outils de mesure et le nombre de mesures effectuées. De plus, des dispositifs d'essai pour mesurer le taux d'amortissement et la conductivité thermique ont été développés, construits et validés spécifiquement pour ces travaux. Les résultats ont démontré que les paramètres d'impression ont un impact significatif sur la microstructure des échantillons, notamment le taux de porosité et les types de pores. Il a de plus été observé que différentes régions d'une même pièce pouvaient être fabriquées en utilisant des paramètres d'impression distincts, ce qui est crucial pour un processus d'optimisation multi-physique. La reproductibilité des mesures a également été excellente. En outre, trois comportements mécaniques distincts ont été identifiés : fragile, semi-fragile et ductile. Les données recueillies, notamment la large gamme des propriétés mesurées, permettent de conclure que le procédé DMLS possède un grand potentiel pour l'optimisation multi-physique des structures métalliques. Par ailleurs, les résultats expérimentaux obtenus pour la fusion laser sur lit de poudre (Laser Powder Bed Fusion, LPBF) apportent une contribution significative au développement de modèles de simulation basés sur les données
Nanoporous graphene-based thin-film microelectrodes for in vivo high-resolution neural recording and stimulation
No full textInternational audienceAbstract One of the critical factors determining the performance of neural interfaces is the electrode material used to establish electrical communication with the neural tissue, which needs to meet strict electrical, electrochemical, mechanical, biological and microfabrication compatibility requirements. This work presents a nanoporous graphene-based thin-film technology and its engineering to form flexible neural interfaces. The developed technology allows the fabrication of small microelectrodes (25 µm diameter) while achieving low impedance (∼25 kΩ) and high charge injection (3–5 mC cm − 2 ). In vivo brain recording performance assessed in rodents reveals high-fidelity recordings (signal-to-noise ratio >10 dB for local field potentials), while stimulation performance assessed with an intrafascicular implant demonstrates low current thresholds (<100 µA) and high selectivity (>0.8) for activating subsets of axons within the rat sciatic nerve innervating tibialis anterior and plantar interosseous muscles. Furthermore, the tissue biocompatibility of the devices was validated by chronic epicortical (12 week) and intraneural (8 week) implantation. This work describes a graphene-based thin-film microelectrode technology and demonstrates its potential for high-precision and high-resolution neural interfacing
Notebook and Open science : toward more FAIR play
No full textInternational audienceNotebooks are now commonly used in digital research practices. Despite their increasing ubiquity, the characteristics, roles, and uses associated with notebooks have seldom been studied from a social science perspective. In this article, we present an overview of the available empirical work on notebooks in order to describe existing practices, typologies crafted to grasp their diversity, and their limitations when used in data analysis workflows. Following this review, which highlights a focus of studies on interactive computational notebooks specifically within data science rather than research practices in academic contexts, we discuss the role of notebooks as a vector and lever for the FAIR (Findable, Accessible, Interoperable, Reusable) principles associated with open science
An Optimal Transport Based hr-Adaptive Mesh Pursuit
No full textNational audienceThis research work deals with error estimation and mesh adaptation in finite element simulations. The finite element method introduces errors compared to the exact solution when solving partial differential equations, and it is crucial to identify, control and reduce them to obtain a reliable numerical approximation. We propose to use optimal transport techniques for mesh adaptation, by relocating mesh vertices based on local error indicators to their optimal position, thus yielding error-conscious mesh adjustments. Numerical experiments are provided to illustrate the performance of the proposed approach
Bootstrap of Reliability Indicators for Semi-Markov Processes
No full textInternational audienceThe present paper concerns bootstrap and kernel-type estimators of some functionals of the semi-Markov kernel (SMK) coming from the area of reliability. This type of functionals could be found in real-world applications encountered in different scientific fields. First, the weak convergence of the bootstrap kernel-type estimators of the SMK and the conditional sojourn time distributions are proved. The convergence in probability and the asymptotic normality of their derivatives are obtained. Second, new estimators of reliability indicators such as the mean time to failure, the reliability and the availability are introduced. These estimators are based on exchangeable weighted bootstrap approaches, kernel-type approaches or both of them. The method of bootstrap is employed since it is widely used to solve problems in statistics related to limiting distributions. The bootstrap estimators are shown to be asymptotically normal. The asymptotic properties of the estimators are illustrated by means of Monte-Carlo simulations
L'écriture métisse d'Elisa Chimenti : quelques réflexions autour d'un projet trans-méditerranéen
No full textInternational audienceL’intervention présente les travaux en cours sur l’œuvre et les archives d’Elisa Chimenti (Naples 1883-Tanger 1969), afin de proposer des réflexions méthodologiques. Nous nous focalisons sur les problématiques liées aux projets numériques qui impliquent un réseaux trans-méditerranéen.Elisa Chimenti, autrice italo-marocaine, s’insère à plein titre dans un complexe réseau méditerranéen par sa pluri-appartenance linguistique et géographique. Le projet de numérisation de son corpus vise à dépasser les contraintes et les limites géographiques, méthodologiques et scientifiques qu’un tel profil pluriel présente. Le numérique permet d’aborder des questions telles que le plurilinguisme, la standardisation de l’encodage, l’interdisciplinarité, et la collaboration trans-nationale. Dans ce contexte, nous venons d’expérimenter la première phase d’une nouvelle chaîne de traitement des textes, qui devrait répondre à certains défis et enjeux imposés par ce cadre de travail. Nous allons donc proposer un bilan de cette expérimentation, à la lumière de nos objectifs et de nos attentes
Multiple formations control using distinct virtual structures
No full textInternational audienceThis paper addresses the problem of controlling two distinct formations of robots interacting with one another. In order to do that, two different approaches for a line structure are defined and a controller based on virtual structures is used, as well as a low level controller in order to compensate for the dynamics of each robot. Tying both controllers is a multilayer structure responsible for the overall control. Simulations and experiments show the controllers working with different levels of complexity and help validate the proposed method