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The X-ray, Raman and TEM Signatures of Cellulose-Derived Carbons Explained
No full textInternational audienceStructural properties of carbonized cellulose were explored to conjugate the outcomes from various characterization techniques, namely X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy, and high-resolution transmission electron microscopy. All these techniques have evidenced the formation of graphene stacks with a size distribution. Cellulose carbonized at 1000 and 1800 °C at a heating rate of 2 °C/min showed meaningful differences in Raman spectroscopy, whereas in XRD, the differences were not well pronounced, which implies that the crystallite sizes calculated by each technique have different significations. In the XRD patterns, the origin of a specific feature at a low scattering angle commonly reported in the literature but poorly explained so far, was identified. The different approaches used in this study were congruous in explaining the observations that were made on the cellulose-derived carbon samples. The remnants of the basic structural unit (BSU) are developed during primary carbonization. Small graphene-based crystallites inherited from the BSUs, which formerly developed during primary carbonization, were found to coexist with larger ones. Even if the three techniques give information on the average size of graphenic domains, they do not see the same characteristics of the domains; hence, they are not identical, nor contradictory but complementary. The arguments developed in the work to explain which characteristics are deduced from the signal obtained by each of the three characterization techniques relate to physics phenomena; hence, they are quite general and, therefore, are valid for all kind of graphenic materials
Energy analysis and life cycle assessment of a thermal energy storage unit involving conventional or recycled storage materials and devoted to industrial waste heat valorisation
No full textInternational audienceAny system intending to improve the environmental performances of a process should be assessed by a Life Cycle Assessment. This work draws up the environmental profile of the heat provided by a storage system recovering industrial waste heat at high temperature (500 °C) through 5 selected indicators: Cumulative Energy Demand, Global Warming Potential, abiotic depletion potential, particle matter and freshwater eutrophication. The calculated indicators were compared to those of the fossil fuel substituted by the recovered heat, that is to say natural gas, and proved to be reduced. Then, the environmental payback times were calculated; and an energetic profitability evaluation by the Energy Returned on Investment expanded on the profile. Besides, the influence of operating conditions variations was investigated through a parametric study. An optimal number of cycles to provide the same amount of energy may be defined, as a compromise between the abiotic resource depletion potential reduction with smaller tanks performing more cycles and the energy returned on investment deteriorated with the operational energy consumption increased due to higher pressure drop with smaller tank diameter. The most rewarding environmental performances concerned the Cumulative Energy Demand, Global Warming Potential indicators of the provided heat, about 1.2 kgCO2-eq and 65 MJ-eq per kWh (payback time lower than 3 months), and the Energy Returned on Investment that doubled compared to natural gas, e.g. reached a value of 55. The positive effect of using recycled storage materials on the resource depletion indicator were enlightened, notably when the operating conditions strayed from the reference case
A partner selection framework for strategic alliances based on project complexity and partner’s past experience
No full textInternational audienceIn a complex innovative project, an organisation is often not able to manage all aspects alone, due to the lack of all required compe-tencies, skills or resources. Hence, alliance formation can be a solution. To decrease the risk of potential collaboration inefficiency, partner selection happens among firms before collaboration starts. This paper proposes hypotheses based on a systematic literature review. These hypotheses consider the needs of the project and allow to characterise partner selection using a new typology. Finally, a novel framework is proposed to help decision-makers of partner selection in alliance formation. Potentials for future studies are also developed
Conception d'un système de traitement des médias sociaux pour la réponse aux crises : extraction, gestion et partage d'informations pertinentes pour les décideurs
No full textOur societies have always been punctuated by crises, but the increasing complexity of these events requires a constant improvement of the methodologies and tools used in the response. Establishing a common situational awareness among all actors involved is one of these potential improvements. However, challenges arise due to the lack of available resources to allocate to this task during crisis response. The automation of certain tasks to support teams' dedicated actionable information collection, therefore, represents a research opportunity. This opportunity is also enabled by the expansion of social media as big data sources. At the same time, the field of artificial intelligence has been radically changed by the development of new tools and methods, allowing the retrieval of complex information within textual data. At the crossroads of these three opportunities, this dissertation explores the following question: how to design an information system capable of managing and automatically providing relevant information extracted from social media data? A threefold approach is proposed. The first part aims at understanding what information is relevant in the crisis response phase for decision-makers. Second, once the relevant information is identified, a new, dedicated artificial intelligence module extracts the relevant elements from the data available on social media. This information is then integrated into a crisis model, automatically pairing it with associated information available in the context. The third and last part discusses the organization of data and information within a decision support system for crisis management. This discussion is particularly interested in designing a system that can achieve proper management and distribution of information to decision-makers. This research was conducted in an interdisciplinary context: the French ANR MACIV project, a collaboration between IMT Mines Albi and Penn State University and in close relationship with French and American practitioners.Nos sociétés ont toujours été ponctuées de situations de crise, mais la complexité croissante de ces événements exige une amélioration constante des méthodologies et des outils employés lors de la réponse. L'établissement d'une conscience de la situation commune à tous les acteurs impliqués est l'une de ces améliorations potentielles. Cependant, cet axe d'amélioration souffre de difficultés liées au manque de ressources à allouer à cette tâche. L'automatisation d'une partie des tâches pour supporter le personnel en charge de cet aspect, est donc une opportunité de recherche. Cette opportunité est également favorisée par le développement des médias sociaux en tant que sources de données massives. Simultanément, le domaine de l'intelligence artificielle a été radicalement modifié par le développement de nouveaux outils et de nouvelles méthodes, permettant la recherche d'informations complexes au sein de données textuelles. À la croisée de ces trois opportunités conjuguées, cette thèse explore la question suivante : comment concevoir un système d'information capable de gérer et de fournir automatiquement des informations pertinentes extraites des données des médias sociaux ? Une approche en trois temps est proposée. Premièrement, il s'agit de comprendre quelles sont les informations pertinentes lors de la phase de réponse à une crise pour les preneurs de décision. Deuxièmement, une fois les informations pertinentes identifiées, un nouveau module d'intelligence artificielle dédié extrait les éléments pertinents à partir des données disponibles sur les médias sociaux. Ces informations sont alors intégrées dans un modèle de situation de crise, permettant de les organiser automatiquement avec le reste du contexte. La troisième et dernière partie discute de l'organisation des données et des informations au sein d'un système d'aide à la décision pour la gestion de crise. Cette discussion s'intéresse particulièrement à la question de la bonne gestion et de la distribution de ces informations auprès des décideurs. Cette recherche a été menée dans un contexte international : le projet français ANR MACIV, une collaboration entre IMT Mines Albi et Penn State University et en relation étroite avec des praticiens français et américains
Projet CHATO : des matériaux de stockage thermique locaux en Occitanie
No full textNational audienceThis work presents the development of ceramic materials for sensible heat storage, using refractory ceramic wastes and natural clays as starting meterial
Compatibilité microstructurale et propriétés mécaniques de l'Inconel 625 élaboré par hybridation LPBF - DED
No full textMetal additive manufacturing is in line with the modern economic, ecological and technical challenges. It allows reduction of raw materials, freedom of design, and new repair possibilities. Several metal additive manufacturing processes have emerged in the last decade. These processes are often very different but complementary. Powder bed laser fusion (LPBF), for example, achieves complex and resolved geometries but at a low production rate, compared to directed energy deposition (DED) which offers good productivity for simpler and less resolved parts. The hybridization of such processes with complementary characteristics would broaden the possibilities of applications. However, in addition to the technological feasibility, hybridization raises several scientific challenges resulting from the microstructural and mechanical incompatibility of the alloys characteristics resulting from the two processes. This thesis, conducted in collaboration between the company SEGULA Technologies and the Clément Ader Institute, analyses this incompatibility on several scales in the case of Inconel 625, a nickel-based superalloy widely used in aeronautics.The technical feasibility of the hybridization is first demonstrated, from the manufacture of parts made solely by LPBF and DED, to the material health of hybrid parts and in particular the LPBF-DED interface. Then, the two dendritic and heterogeneous microstructures generated by the two processes are characterized and correlated with the mechanical properties at cold and at service temperature. A common heat treatment is applied to completely recrystallize and homogenize these two microstructures. The mechanical properties of Inconel 625 LPBF remain slightly better than DED. In high cycle fatigue, the life of Inconel 625 obtained by LPBF is affected by surface defects. These same defects no longer have a noticeable effect in the treated material, and the endurance limit at 2.10^6 cycles is of the order of the static elastic limit, as for the DED. At a service temperature of 650°C, low cycle fatigue tests show similar behaviour between Inconel 625 LPBF and DED after heat treatment, despite very different hardening and plastic adaptation phenomena in the as-built materials.Finally, the microstructural and mechanical characterizations of Inconel 625 obtained by LPBF and DED allows the understanding of the multi-scale behaviour of LPBF-DED hybrid parts by excluding phenomena related to the interface. The fatigue life of the hybrid specimens is encouraging for the hybridization of Inconel 625 LPBF and DED, and opens up new perspectives for these additive processes.La fabrication additive métallique répond aux enjeux économiques, écologiques et techniques modernes via la réduction des matières premières, la liberté de conception, ou encore les possibilités de réparation. Plusieurs procédés de fabrication additive métallique ont vu le jour cette dernière décennie. Ces procédés sont souvent très différents mais complémentaires. La fusion laser sur lit de poudre (Laser Powder Bed Fusion, ou LPBF), par exemple, permet d’accéder à des géométries complexes et résolues avec un taux de production faible, comparée à la projection de poudre avec fusion laser (Directed Energy Deposition, ou DED) qui offre une bonne productivité pour des pièces plus simples et moins résolues. L’hybridation de tels procédés aux caractéristiques complémentaires permettrait d’élargir les possibilités d’applications. Cependant, en plus de la faisabilité technologique, l’hybridation dresse plusieurs verrous scientifiques résultant de l’incompatibilité microstructurale et mécanique des alliages issus de deux procédés. Cette thèse, menée en collaboration entre l’entreprise SEGULA Technologies et l’Institut Clément Ader analyse à plusieurs échelles cette incompatibilité dans le cas de l’Inconel 625, un superalliage base-nickel largement utilisé en aéronautique.La faisabilité technique de l’hybridation est tout d’abord démontrée, depuis la fabrication de pièces en LPBF et en DED seulement, jusqu’à la santé matière de pièces hybrides et notamment l’interface LPBF-DED. Ensuite, les deux microstructures dendritiques et hétérogènes générées par les deux procédés sont caractérisées et corrélées avec les propriétés mécaniques à froid et à la température de service. Un traitement commun est appliqué pour recristalliser et homogénéiser totalement ces deux microstructures. Les propriétés mécaniques de l’Inconel 625 LPBF demeurent légèrement supérieures au DED. En fatigue à grands nombre de cycle, la durée de vie de l’Inconel 625 brut de fabrication LPBF est affectée par les défauts de surface. Ces mêmes défauts n’ont plus d’effet notoire après le traitement thermique, et la limite d’endurance à 2.10^6 cycles est de l’ordre de la limite élastique statique, comme pour le DED. A la température de service de 650°C, des essais de fatigue oligocyclique mettent en avant un comportement similaire entre l’Inconel 625 LPBF et DED après le traitement thermique, malgré des phénomènes de durcissement et d’adaptation plastique très différents dans les bruts de fabrication.Enfin, les caractérisations microstructurales et mécaniques de l’Inconel 625 obtenu par LPBF et DED permettent de comprendre le comportement multi-échelle des pièces hybrides LPBF-DED en excluant les phénomènes liés à l’interface. Les durées de vie en fatigue des éprouvettes hybrides sont encourageantes pour l’hybridation de l’Inconel 625 LPBF et DED, et ouvrent de nouvelles perspectives à ces procédés additifs
La méthode Monte-Carlo vectorisée pour les modèles de sensibilité en transfert radiatif : application en solaire à concentration
No full textThe present manuscript addresses the question of vectorizing the sensitivity evaluations for radiative transfer systems involving semi-transparent media. Intensity is the usual descriptor of radiative transfer. In this work, the sensitivities of intensity with respect to parameters characterizing the radiative system are also used as descriptors of radiative transfer. They characterize the perturbations to intensity, originating from the perturbations of parameters. Transport models of intensity and sensitivity can then be built. After that, a standard path integral translation is made to design Monte-Carlo algorithms solving the model of intensity and the models of sensitivities. Inconveniences are found when the number of sensitivities increases and when the discontinuities of radiative properties are encountered because the number of required statistical ray paths becomes very high. In this thesis, the statistical path space of intensity and sensitivities are studied and reformulated, and then their transports can be vectorized. Instead of constructing ray paths for the transport of a scalar (intensity or sensitivity separately), ray paths are constructed for the transport of a vector (intensity and sensitivities are written into the same vector). Last but not least, this technique is then applied to estimate the geometric sensitivities in concentrated solar power systems, and the physics of the sensitivities is interpreted and discussed.Les travaux présentés dans ce manuscrit abordent la question de la vectorisation des évaluations de sensibilité pour les systèmes de transfert radiatif impliquant des milieux semi-transparents. La luminance est la descriptrice principale du transfert radiatif. Dans ce travail, les sensibilités de la luminance par rapport aux paramètres caractérisant le système radiatif sont également utilisées comme descripteurs du transfert radiatif. Elles portent l'information comme les perturbations de la luminance causées par les perturbations des paramètres. Des modèles de transport de la luminance et de sensibilité peuvent alors être construits. Ensuite, une traduction standard de l'intégrale de chemin est effectuée pour concevoir des algorithmes de Monte-Carlo résolvant le modèle de luminance et les modèles de sensibilités. Des difficultés sont trouvées lorsque le nombre de sensibilités augmente et lorsque la dérivation de propriété radiative fait intervenir des discontinuités. Les chemins de rayons statistiques nécessaires deviennent nombreux. Dans cette thèse, les espaces des chemins statistiques de la luminance et des sensibilités sont étudiés et reformulés. Le transport de la luminance et des sensibilités peut être donc vectorisé. Cette technique de vectorisation permet de transporter un vecteur (luminance et sensibilités sont écrites dans le même vecteur) au lieu d'un scalaire (luminance ou sensibilité séparément). Enfin, cette technique est ensuite appliquée pour estimer les sensibilités géométriques dans les systèmes d'énergie solaire concentrée, et la physique des sensibilités est interprétée et discutée
Cadre expérimental pour l’évaluation de méthodes hybrides en configuration interactive sous contraintes
No full textInternational audienceLa configuration de systèmes est généralement formalisée sous forme d’un problème de satisfaction de contraintes.Le modèle générique d’une famille de systèmes se confond alors avec le CSP. Deux types d’approches permettent derésoudre un CSP et de définir ainsi une solution de configuration: les approches par filtrage (qui agissent de façonitérative sur le réseau de contraintes) et les approches par compilation (qui raisonnent sur l’espace des solutions).Ces deux approches ont chacune des avantages et des inconvénients, en termes de temps de compilation, temps defiltrage, compacité des solutions, etc. Dans nos travaux de thèse, nous souhaitons hybrider ces deux approches afin de tirer profit de leurs avantages et de limiter leurs défauts, sur des problèmes de configurations. Dans ce contexte, le but de cet article est d’établir un cadre expérimental qui permet de valider la pertinence d’une approche hybridedes approches par filtrage et par compilation. Nous analyserons les caractéristiques des approches hybrides, pourmettre en évidence des critères comme l’évolutivité d’un CSP. Ensuite, nous reprendrons un protocole de configuration basé sur des CSP majoritairement discrets, avec des problèmes de configuration de tailles différentes, avec et sans variables continues. Nous nous proposons de l’élargir à d’autres types de CSP pour prendre en compte les spécificités des problèmes de configuration (architecture de CSP, CSP dynamique, etc.). Grâce à ce cadre, des premières hypothèses d’hybridation seront formulées
Projet RéSoCIO - Analyse des réseaux sociaux en situation d’urgence
No full textInternational audienc