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Finite element modeling and experimental approach of gas transport in polymer-based multimaterials and complex systems
Le contrôle des propriétés de transport de gaz à travers les membranes polymères denses constitue aujourd'hui un enjeu important pour différentes applications, que ce soit pour les domaines liés aux propriétés barrière que pour la séparation des gaz. L'optimisation de telles propriétés nécessite souvent l'ajout de nano-charges à propriétés spécifiques dans la matrice polymère. Selon leur composition et structure, ces charges peuvent constituer soit un obstacle à la diffusion ou au contraire faciliter le transport de petites molécules. Ces types de systèmes ont été étudiés dans la littérature de manière expérimentale ainsi que numériquement en considérant le plus souvent des systèmes à deux dimensions idéaux. Dans les études menées dans le cadre de cette thèse, nous cherchons à développer un modèle numérique en 3 dimensions afin de prédire et discuter des propriétés de transport des systèmes multiphasiques à base de polymères en fonction de divers paramètres ainsi que déterminer les principaux facteurs qui régissent ces propriétés. La diffusion des gaz dans les nanocomposites pour application barrière (phase continue polymère avec dispersion de charges imperméables) et l'influence des paramètres structuraux des charges sur les propriétés finales du système ont été étudiées dans la première partie de cette thèse par une approche numérique basée sur la méthode des éléments finis. Le modèle obtenu est valable dans une large gamme de valeurs de fractions volumiques de charges ainsi que de facteurs de forme, ce qui permet de passer de régimes dilués aux régimes concentrés. En outre, la complexité des systèmes (interphase charge/matrice, possibilité de formation d’agrégats, poly-dispersion de la taille des charges et leur distribution spatiale…) a été prise en compte dans notre modèle. Dans un deuxième temps, les propriétés de systèmes multiphasiques à base de polymères spécialement développés pour la séparation gazeuse sont étudiées dans ce travail. Une démarche expérimentale incrémentale permet de combiner la matrice polymère, un liquide ionique et une charge perméable pour optimiser les propriétés de fonction. Une des originalités de ce travail consiste à étudier les propriétés de séparation des gaz de tels systèmes expérimentalement ainsi que numériquement en utilisant un modèle développé spécifiquementControlling gas transport properties through polymeric membranes remains today an important parameter for different applications including barrier and gas separation applications. The optimization of such properties requires the addition of nano-fillers in the polymer matrix. Their presence is either an obstacle or a preferential path for the diffusing molecules. These systems have been studied in the literature experimentally as well as by modeling, most often considering ideal two-dimensional systems. In this thesis, we seek to develop a 3-dimensional numerical model in order to predict and analyze the barrier and separation properties of multiphase polymer-based systems taking into account various parameters, as well as to evidence the most important factors governing these properties. Gas diffusion in nanocomposites (polymer matrix phase with the dispersion of impermeable fillers) and the influence of fillers structural parameters on the final properties of the system were studied in the first part of this thesis through a numerical approach based on the Finite Element Method. The obtained model is valid for a wide range of fillers volume fraction values as well as aspect ratios, which makes it possible to consider diluted regimes as well as concentrated regimes. Furthermore, relationships between the system structure (presence of interphase layer/ aggregates, filler size polydispersity and spatial distribution) and the desired properties are investigated. As a second step of this work, gas separation properties of different multiphase polymer-based systems are studied. We considered two- and three- component systems composed essentially of polymer, ionic liquid and permeable fillers. The specificity of this work consists in the investigation of gas separation properties of such systems experimentally and numerically using the model developed in the first part and considering permeable filler
Going Beyond Counting First Authors in Author Co-citation Analysis
The present study examines one of the fundamental aspects of author co-citation analysis (ACA) - the way co-citation
counts are defined. Co-citation counting provides the data on which all subsequent statistical analyses and mappings
are based, and we compare ACA results based on two different types of co-citation counting - the traditional type that
only counts the first one among a cited work's authors on the one hand and a non-traditional type that takes into
account the first 5 authors of a cited work on the other hand. Results indicate that the picture produced through this non-traditional author co-citation counting contains more coherent author groups and is therefore considerably clearer. However, this picture represents fewer specialties in the research field being studied than that produced through the traditional first-author co-citation counting when the same number of top-ranked authors is selected and analyzed. Reasons for these effects are discussed
Study of the reinforcement of polyurethane syntactic foams
Les mousses syntactiques créées par l’association d’une matrice élastomère et de microsphères à paroi souple possèdent des propriétés acoustiques amortissantes intéressantes. Elles ouvrent de nouvelles perspectives dans la fabrication de sous-marins furtifs ou de navires, mais le principal frein à l’industrialisation de ces mousses est leur compressibilité : à haute profondeur, les mousses écrasées perdent leurs propriétés amortissantes. Nous nous intéressons donc à l’étude du renforcement de mousses syntactiques à matrice polyuréthanes. La littérature scientifique étant peu abondante sur ce sujet, une mousse syntactique modèle a été synthétisée en laboratoire pour permettre une meilleure caractérisation de ce matériau et de ses composants. En particulier, un moyen innovant de compression hydrostatique a été mis au point pour caractériser le comportement sous pression des microsphères et de la mousse. Les paramètres matériaux recueillis ont permis d’utiliser un modèle de la littérature qui a simulé l’influence de divers paramètres sur la compression de mousses syntactiques. Ce modèle a également pu prévoir les caractéristiques des composants d’une mousse dont la compressibilité répondrait à un cahier des charges préétabli. Ces différentes analyses ont démontré que le principal paramètre régissant la compression de mousses syntactiques est le module d’Young de la matrice. De plus, un renforcement en compression n’est obtenu qu’avec un renforcement chimique de la matrice ; la présence de charges (fibres, nanotubes de carbone) n’apporte pas de changements significatifsSyntactic foams synthesized from an elastomeric matrix and soft-shell microspheres have shown interesting acoustical properties. They open new perspectives for the manufacturing of stealthy submarines or ships, but the industrialization of such material is held back by their great compressibility: hydrostatic pressure tends to crush the microspheres, which leads to a loss of the damping properties. We are therefore interested in studying the reinforcement of syntactic foams with polyurethane matrix. Scientific literature being scarce on this subject, a reference syntactic foam has been synthesized in the laboratory to allow a better characterization of this material and its components. In particular, an innovative test of hydrostatic compression has been developed to characterize the behavior under pressure of the microspheres and foam. A model of the literature simulating the compression of syntactic foams has been used thanks to the material parameters collected; it allowed us to test the influence of various parameters on this compression. This model could also predict the characteristics of the components of a foam whose compressibility would meet a set of specifications. These different analyses have shown that the main parameter governing the compression of syntactic foams is the Young's modulus of the matrix. In addition, a compression reinforcement can only be obtained using a chemical reinforcement of the matrix; the presence of fillers (fibers, MWCNTs) does not bring significant change
Variations on the Author
“Variations on the Author” discusses two of Eduardo Coutinho’s recent films (Um Dia na Vida, from 2010, and Últimas Conversas, posthumously released in 2015) and their contribution to the general question of documentary authorship. The director’s filmography is characterized by a consistent yet self-effacing form of authorial self-inscription: Coutinho often features as an interviewer that rather than express opinions propels discourses; an interviewer that is good at listening. This mode of self-inscription characterizes him as an author who is not expressive but who is nonetheless markedly present on the screen. In Um Dia na Vida, however, Coutinho is completely absent form the image, while Últimas Conversas, on the contrary, includes a confessional prologue that moves the director from the margins to the center of his films. This article examines the ways in which these works stand out in the filmography of a director who offers new insights into the notion of cinematic authorship
Modélisation de la cristallisation des polymères dans les procédés de plasturgie : quantification des effets thermiques et rhéologiques
In polymer processing, control of thermal regulation appears as one of the most relevant ways to increase the productivity of processes and to enhance the quality of products. In the framework of the development of numerical tools dedicated to mold cooling optimization, the purpose of this work is twofold. Firstly, in order to describe the thermal behavior of semicrystalline polymers during the cooling stage and the influence of this stage on the material‘s final microstructure and properties, a numerical model of crystallization under nonisothermal flows is developed. The 1st invariant of the extra-stress tensor, resulting from the viscoelastic behavior of the polymer, is considered as the driving force of flow induced nucleation added to the thermally induced nucleation. The growth of the nuclei is described by two sets of Schneider equations. The model is then applied to the nonisothermal crystallization of an isotactic polypropylene in a shear flow configuration (Couette flow). Thermal and rheological effects on crystallization are quantified in terms of kinetics enhancement and final morphological distribution (type, density and average size of crystallites). Secondly, the heat transfer measurement techniques used for mold cooling optimization must be accurate, reliable and compliant with the constraints of the process. A new thermal instrumentation technique is implemented and tested as a heat flux sensor integrated to a mold insert. The aim is to evaluate the local heat transfer between the polymer and the mold wall. The influence of the process parameters on the sensor response is analyzed. The “thermal footprints” of the process are used to validate a simplified heat transfer model of the cooling stage.En plasturgie, la maîtrise de la régulation thermique des outillages apparaît aujourd'hui comme une des composantes essentielles de l'amélioration de la productivité des procédés et de la qualité des produits. S'inscrivant dans le contexte du développement d'outils numériques dédiés à l'optimisation de la «fonction refroidissement» des outillages, ce travail répond à deux besoins. Le premier est la nécessité de disposer d'un modèle précis du comportement thermique des polymères semi-cristallins au cours du refroidissement et de l'influence de cette phase sur la microstructure du matériau, conditionnant ses propriétés finales. Un modèle numérique de la cristallisation d'un polymère soumis à un écoulement anisotherme est développé. Le 1er invariant du tenseur des extracontraintes, représentatif du comportement rhéologique viscoélastique du matériau, est considéré comme la force motrice d'une germination additionnelle s'ajoutant à la germination induite par la thermique. La croissance de ces germes est décrite par deux systèmes d'équations de Schneider. Le modèle est ensuite appliqué la cristallisation d'un polypropylène isotactique dans un écoulement de cisaillement (écoulement de Couette). Les effets thermiques et rhéologiques sur la cristallisation sont alors quantifiés en termes d'accélération de la cinétique et de répartition morphologique finale (type, densité et tailles moyennes des cristallites). D'autre part, l'optimisation des performances thermiques des outillages fait appel à des techniques de mesure du transfert de chaleur précises, fiables et adaptées aux contraintes du procédé, dans le but d'alimenter et de valider les simulations numériques. Une technologie innovante d'instrumentation thermique est mise en oeuvre sur un moule d'injection, sous forme d'un insert fluxmétrique, afin d'évaluer localement les transferts de chaleur entre le polymère et l'outillage. L'influence des conditions d'injection sur la réponse du capteur est analysée. Les « signatures thermiques » du procédé ainsi obtenues permettent de valider un modèle simplifié des transferts thermiques lors de la phase de refroidissemen
Appropriate Similarity Measures for Author Cocitation Analysis
We provide a number of new insights into the methodological discussion about author cocitation analysis. We first argue that the use of the Pearson correlation for measuring the similarity between authors’ cocitation profiles is not very satisfactory. We then discuss what kind of similarity measures may be used as an alternative to the Pearson correlation. We consider three similarity measures in particular. One is the well-known cosine. The other two similarity measures have not been used before in the bibliometric literature. Finally, we show by means of an example that our findings have a high practical relevance.information science;Pearson correlation;cosine;similarity measure;author cocitation analysis
Modélisation de la cristallisation des polymères dans les procédés de plasturgie : quantification des effets thermiques et rhéologiques
In polymer processing, control of thermal regulation appears as one of the most relevant ways to increase the productivity of processes and to enhance the quality of products. In the framework of the development of numerical tools dedicated to mold cooling optimization, the purpose of this work is twofold. Firstly, in order to describe the thermal behavior of semicrystalline polymers during the cooling stage and the influence of this stage on the material‘s final microstructure and properties, a numerical model of crystallization under nonisothermal flows is developed. The 1st invariant of the extra-stress tensor, resulting from the viscoelastic behavior of the polymer, is considered as the driving force of flow induced nucleation added to the thermally induced nucleation. The growth of the nuclei is described by two sets of Schneider equations. The model is then applied to the nonisothermal crystallization of an isotactic polypropylene in a shear flow configuration (Couette flow). Thermal and rheological effects on crystallization are quantified in terms of kinetics enhancement and final morphological distribution (type, density and average size of crystallites). Secondly, the heat transfer measurement techniques used for mold cooling optimization must be accurate, reliable and compliant with the constraints of the process. A new thermal instrumentation technique is implemented and tested as a heat flux sensor integrated to a mold insert. The aim is to evaluate the local heat transfer between the polymer and the mold wall. The influence of the process parameters on the sensor response is analyzed. The “thermal footprints” of the process are used to validate a simplified heat transfer model of the cooling stage.En plasturgie, la maîtrise de la régulation thermique des outillages apparaît aujourd'hui comme une des composantes essentielles de l'amélioration de la productivité des procédés et de la qualité des produits. S'inscrivant dans le contexte du développement d'outils numériques dédiés à l'optimisation de la «fonction refroidissement» des outillages, ce travail répond à deux besoins. Le premier est la nécessité de disposer d'un modèle précis du comportement thermique des polymères semi-cristallins au cours du refroidissement et de l'influence de cette phase sur la microstructure du matériau, conditionnant ses propriétés finales. Un modèle numérique de la cristallisation d'un polymère soumis à un écoulement anisotherme est développé. Le 1er invariant du tenseur des extracontraintes, représentatif du comportement rhéologique viscoélastique du matériau, est considéré comme la force motrice d'une germination additionnelle s'ajoutant à la germination induite par la thermique. La croissance de ces germes est décrite par deux systèmes d'équations de Schneider. Le modèle est ensuite appliqué la cristallisation d'un polypropylène isotactique dans un écoulement de cisaillement (écoulement de Couette). Les effets thermiques et rhéologiques sur la cristallisation sont alors quantifiés en termes d'accélération de la cinétique et de répartition morphologique finale (type, densité et tailles moyennes des cristallites). D'autre part, l'optimisation des performances thermiques des outillages fait appel à des techniques de mesure du transfert de chaleur précises, fiables et adaptées aux contraintes du procédé, dans le but d'alimenter et de valider les simulations numériques. Une technologie innovante d'instrumentation thermique est mise en oeuvre sur un moule d'injection, sous forme d'un insert fluxmétrique, afin d'évaluer localement les transferts de chaleur entre le polymère et l'outillage. L'influence des conditions d'injection sur la réponse du capteur est analysée. Les « signatures thermiques » du procédé ainsi obtenues permettent de valider un modèle simplifié des transferts thermiques lors de la phase de refroidissemen
Modélisation de la cristallisation des polymères dans les procédés de plasturgie : quantification des effets thermiques et rhéologiques
En plasturgie, la maîtrise de la régulation thermique des outillages apparaît aujourdhui comme une des composantes essentielles de lamélioration de la productivité des procédés et de la qualité des produits. Sinscrivant dans le contexte du développement doutils numériques dédiés à loptimisation de la « fonction refroidissement » des outillages, ce travail répond à deux besoins. Le premier est la nécessité de disposer dun modèle précis du comportement thermique des polymères semi-cristallins au cours du refroidissement et de linfluence de cette phase sur la microstructure du matériau, conditionnant ses propriétés finales. Un modèle numérique de la cristallisation dun polymère soumis à un écoulement anisotherme est développé. Le 1er invariant du tenseur des extra-contraintes, représentative du comportement rhéologique viscoélastique du matériau, est considérée comme la force motrice dune germination additionnelle sajoutant à la germination induite par la thermique. La croissance de ces germes est décrite par deux systèmes déquations de Schneider. Le modèle est ensuite appliqué la cristallisation dun polypropylène isotactique dans un écoulement de cisaillement (écoulement de Couette). Les effets thermiques et rhéologiques sur la cristallisation sont alors quantifiés en termes daccélération de la cinétique et de répartition morphologique finale (type, densité et tailles moyennes des cristallites). Dautre part, loptimisation des performances thermiques des outillages fait appel à des techniques de mesure du transfert de chaleur précises, fiables et adaptées aux contraintes du procédé, dans le but dalimenter et de valider les simulations numériques. Une technologie innovante dinstrumentation thermique est mise en uvre sur un moule dinjection, sous forme dun insert fluxmétrique, afin dévaluer localement les transferts de chaleur entre le polymère et loutillage. Linfluence des conditions dinjection sur la réponse du capteur est analysée. Les « signatures thermiques » du procédé ainsi obtenues permettent de valider un modèle simplifié des transferts thermiques lors de la phase de refroidissement
Dispelling the Myths Behind First-author Citation Counts
We conducted a full-scale evaluative citation analysis study of scholars in the XML research field to explore just how different from each other author rankings resulting from different citation counting methods actually are, and to demonstrate the capability of emerging data and tools on the Web in supporting more realistic citation counting methods. Our results contest some common arguments for the continued
use of first-author citation counts in the evaluation of scholars, such as high correlations between author rankings by first-author citation counts and other citation
counting methods, and high costs of using more realistic citation counting methods that are not well-supported by the ISI databases. It is argued that increasingly available digital full text research papers make it possible for citation analysis studies to go beyond what the ISI databases have directly supported and to employ more
sophisticated methods
- …
