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Conception Caracterisation Et Mise En Oeuvre De Materiaux Organiques Conducteurs Pour Le Developpement De Capteurs De Gaz Pour Lenvironnement
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Book Synopsis Conception, caractérisation et mise en œuvre de matériaux organiques conducteurs pour le développement de capteurs de gaz pour l'environnement by : Stéphanie Carquigny
Download or read book Conception, caractérisation et mise en œuvre de matériaux organiques conducteurs pour le développement de capteurs de gaz pour l'environnement written by Stéphanie Carquigny and published by . This book was released on 2011 with total page 185 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Dans le cadre de la thématique de recherche du Département Chimie-Environnement de l’Ecole des Mines de Douai portant sur le développement de capteurs de polluants gazeux, de précédents travaux de thèse avaient permis la mise au point d’un capteur chimique d’ammoniac présentant une teneur minimale détectable de 10 ppm, une réponse réversible et une durée de vie supérieure à 3 ans, répondant ainsi au défaut majeur des cellules électrochimiques du marché. La surface sensible du capteur synthétisée de manière propre pour l’environnement, se compose principalement d’un polymère conducteur intrinsèque dont la résistance électrique varie proportionnellement à la concentration en gaz. L’objectif visé dans cette thèse est double : d’une part améliorer les performances métrologiques du capteur d’ammoniac, d’autre part modifier sa surface sensible par une méthode appropriée à la détection spécifique du formaldéhyde. Pour le premier objectif, différents paramètres d’influence tels que la température, l’humidité relative, la vitesse de vent et les composés gazeux interférents ont tout d’abord été évalués, puis le seuil de détection a été réduit d’un facteur 100 par la réalisation de couches minces sur peignes interdigités. Les performances des différentes synthèses ont été comparées et enfin, la robustesse de ces capteurs a été testée lors de campagnes terrains en élevages porcins, qui sont parmi les contributeurs majeurs des émissions d’ammoniac. Pour le second objectif, plusieurs composés sensibles et sélectifs au formaldéhyde ont été introduits dans la surface sensible du capteur et testés. Le fluoral-p a finalement été retenu. Les premiers résultats obtenus ont montré une sensibilité au formaldéhyde proportionnelle à sa concentration, avec une limite de détection de quelques ppm et un temps de réponse inférieur à la minute. Le concept utilisé ici est innovant et montre la faisabilité de la détection du formaldéhyde basé sur la mesure simple des variations de la résistance électrique du film réalisé. La limite de détection reste cependant à diminuer afin de répondre à la problématique de la mesure du formaldéhyde en air intérieur.
Book Synopsis Conception, caractérisation et mise en œuvre de matériaux organiques conducteurs pour des applications dans le domaine des capteurs chimiques by : Myriam Bouhadid
Download or read book Conception, caractérisation et mise en œuvre de matériaux organiques conducteurs pour des applications dans le domaine des capteurs chimiques written by Myriam Bouhadid and published by . This book was released on 2008 with total page 180 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: L’objectif de nos travaux est la réalisation d’un capteur d’ammoniac ayant une couche sensible tout organique capable de détecter et de doser l’ammoniac sur site et en temps réel. L’ensemble des étapes nécessaires à la conception d’un capteur de la synthèse à l’évaluation des performances sont présentées. Les choix du matériau et de sa synthèse ont été faits dans le but de rendre la conception du capteur transférable en milieu industriel. Le matériau ainsi choisi a été caractérisé pour s’assurer de sa capacité à s’intégrer dans le dispositif de détection. La mise en place d’une chambre d’exposition a permis d’évaluer les performances des capteurs dans une atmosphère contrôlée en température, humidité relative et concentration en ammoniac. Une étude des grandeurs d’influence comme la température et l’humidité relative a été réalisée. Les performances des capteurs ainsi réalisés ayant pour couche sensible un composite tout polymère à base de polyaniline montrent que ces dispositifs, sans développement supplémentaire, peuvent déjà concurrencer les capteurs d’ammoniac sur le marché en termes d’étendue de mesure, de temps de réponse, de durée de vie... De plus, ces capteurs présentent un avantage non négligeable en levant le verrou technologique de la réversibilité des réponses permettant ainsi d’utiliser le capteur sans intervention extérieure entre deux mesures de pollution atmosphérique.
Book Synopsis Conception et développement des réseaux de capteurs MEMS en silicium et en diamant pour la détection de vapeurs by : Maira Possas Abreu
Download or read book Conception et développement des réseaux de capteurs MEMS en silicium et en diamant pour la détection de vapeurs written by Maira Possas Abreu and published by . This book was released on 2016 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Les systèmes multi-capteurs intelligents de gaz (ou nez électroniques), sont déjà déployés dans des domaines aussi divers que la parfumerie, l'industrie alimentaire, la surveillance de l'environnement et à des fins militaires et médicaux. La collaboration engagée dans le cadre du Projet Européen SNIFFER, s'est focalisée sur le développement d'un système type nez-électronique innovant basé sur des capteurs MEMS combinés à des bio-récepteurs olfactifs pour la détection de substances illicites. Dans un autre contexte et ce, dans une démarche interne à ESIEE-Paris, nous avons aussi choisi d'élargir le sujet à la conception d'un système multi-capteurs pour une application en détection de composés organiques volatils.Ainsi, dans la perspective d'une amélioration des technologies par l'utilisation de capteurs MEMS, cette thèse traite de la conception, la fabrication et la caractérisation de capteurs de type micro-poutre résonante en silicium et en diamant et également de la preuve de concept d'un système multi-capteur pour la détection de gaz. Si le choix du silicium en tant que matériaux pour la fabrication de nos capteurs a pour avantage l'énorme éventail de connaissances disponible, le diamant fait sa place dans le monde de la microtechnologie grâce à ses remarquables propriétés physiques et chimiques. Même si certaines études portant sur le développement de dispositifs et de procédés MEMS en diamant sont décrites dans la littérature, une comparaison entre les performances des deux matériaux pour le développement d'un même capteur n'a jamais été étudiée. En conséquence, cette thèse est axée sur l'utilisation de ces deux matériaux pour la conception de micro-poutres résonantes, afin d'établir des éléments de comparaison pour les deux technologies.Dans un premier temps, nous avons mis en place des procédés de micro-structuration du diamant développés auparavant dans notre laboratoire afin de les optimiser pour une fabrication totalement compatible avec les techniques de salle blanche et indépendante des variations des conditions de synthèse du diamant. Nous avons, pour la première fois, réalisé des micro-poutres en diamant avec des jauges en silicium polycristallin intégrées. Nous avons caractérisé le module d'Young du diamant en utilisant deux méthodes différentes aboutissant dans le cas le plus précis à la valeur de 1080 GPa. Ensuite, la sensibilité massique des poutres en silicium et en diamant fabriquées a été évaluée. Dans le meilleur des cas, et pour des fréquences de résonance très proches, les poutres en silicium présentent une sensibilité de 89 Hz/ng tandis que pour les poutres en diamant, la sensibilité s'élève à 212 Hz/ng. Nous avons également observé que pour des faibles variations de masse, l'impact de l'ajout de masse sur le coefficient de qualité des poutres était plus critique pour les structures en silicium.Finalement, une preuve de concept de l'utilisation du système multi-capteur à base de micro-poutres en silicium et en diamant pour la détection de composés organiques volatils a été mise en place. Nous avons démontré la détection de plusieurs composés dans des concentrations de l'ordre de la dizaine de ppm de manière totalement automatique et sans recours à des instruments de mesure. Les résultats de ces détections forment une base de données à partir de laquelle nous avons, par l'application de méthodes statistiques multivariées, abouti à la discrimination des composés testés.
Book Synopsis Conception et réalisation d'une nouvelle génération de nano-capteurs de gaz à base de nanofils semi-conducteurs by : Brieux Durand
Download or read book Conception et réalisation d'une nouvelle génération de nano-capteurs de gaz à base de nanofils semi-conducteurs written by Brieux Durand and published by . This book was released on 2016 with total page 198 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Au cours des dernières années, les efforts de recherche et de développement pour les capteurs de gaz se sont orientés vers l'intégration de nanomatériaux afin d'améliorer les performances des dispositifs. Ces nouvelles générations promettent de nombreux avantages notamment en matière de miniaturisation et de réduction de la consommation énergétique. Par ailleurs, la détection sous gaz (sensibilité, seuil de détection, temps de réponse, ...) s'en retrouve améliorée à cause de l'augmentation du ratio surface/volume de la partie sensible. Ainsi, de tels capteurs peuvent être intégrés dans des systèmes de détections ultrasensibles, autonomes, compactes et transportables. Dans cette thèse, nous proposons d'utiliser des réseaux verticaux de nanofils semi-conducteurs pour créer des dispositifs de détection de gaz hautement sensibles, sélectifs, avec une faible limite de détection (de l'ordre du ppb) et intégrable dans des technologies CMOS, tout en étant générique et adaptable à plusieurs types de matériaux afin de discriminer plusieurs gaz. Une première partie expose la mise au point d'un procédé grande échelle, reproductible, compatible avec l'industrie actuelle des semi-conducteurs (CMOS), pour obtenir un capteur basé sur une architecture 3D à nanofils. Le dispositif est composé de deux contacts symétriques en aluminium à chaque extrémité des nanofils, dont l'un est obtenu par l'approche dite du " pont à air ", permettant la définition d'un contact tridimensionnel au sommet du nanofil. La seconde partie présente les performances sous gaz des dispositifs développés et les mécanismes de fonctionnement. Le capteur démontre des performances record en matière de détection du dioxyde d'azote (30% à 50 ppb) en comparaison à l'état de l'art (25% à 200 ppb). De plus, cette approche permet de mesurer de très faibles concentrations de ce gaz (
Book Synopsis Synthèse de capteurs sélectifs destinés à la détection de NH3 et H2S pour le contrôle et la gestion de matières organiques en production de bio-énergies by : Sahal Saad Ali
Download or read book Synthèse de capteurs sélectifs destinés à la détection de NH3 et H2S pour le contrôle et la gestion de matières organiques en production de bio-énergies written by Sahal Saad Ali and published by . This book was released on 2019 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: La thèse vise au développement de microsystèmes capteurs de gaz sélectifs à l'ammoniac (NH3) et au sulfure d'hydrogène (H2S). Ces capteurs sont destinés au contrôle, à la gestion de la production et la sécurité dans les usines de méthanisation. Pour ce faire, deux types de capteurs chimiques utilisant des matériaux sensibles différents ont été investigués pour la détection des gaz. L'objectif premier est la mise en oeuvre des matériaux sensibles capables de réagir avec les molécules gazeuses et la caractérisation physico-chimique des matériaux. Ainsi, notre choix s'est focalisé sur un composite polymère à base polyaniline (PANI) de nanotubes de carbone multiparois et de deux polymères pour la mise en forme et la stabilisation (PANI-MWCNT/PS/PMMA) pour la détection de NH3. Quant à la détection de H2S, nous avons opté pour des nanoparticules d'oxyde métallique (V2O5). Ces matériaux ont été synthétisés, et exposés aux gaz en définissant un protocole de mesure pour évaluer leurs performances. L'évaluation des performances de détection de ces capteurs a montré qu'ils présentent une sensibilité et une stabilité de réponses même en milieu humide. De plus, chacun des matériaux a également montré une sélectivité partielle vis-à-vis de gaz cible et une certaine indépendance vis-à-vis de gaz interférents.
Book Synopsis Conception, synthèse et caractérisation de matériaux fluorescents pour l'élaboration d'un capteur chimique d'explosifs by : Simon Clavaguera
Download or read book Conception, synthèse et caractérisation de matériaux fluorescents pour l'élaboration d'un capteur chimique d'explosifs written by Simon Clavaguera and published by . This book was released on 2007 with total page 301 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Dans le cadre de la lutte antiterroriste, il est crucial d'être en mesure de détecter la présence d'explosifs dans des lieux publics. De même, le déminage des anciennes zones de conflits nécessite également de développer des outils adaptés à la détection d'explosifs. Cette thèse est consacrée à l'étude de matériaux organiques fluorescents pour la détection de nitroaromatiques qui figurent parmi les explosifs les plus courants. L'objectif de cette thèse est triple puisqu'il s'agit à la fois de concevoir de nouveaux matériaux sensibles aux nitroaromatiques par inhibition de fluorescence, de développer un prototype et de mieux cerner les mécanismes de détection des nitroaromatiques. Nous explorons la synthèse et l'utilisation de nouveaux co-polymères alternés comportant des segments conjugués fluorescents de type phénylèneéthynylène et des unités chirales de possédant un axe de symétrie C2. La présence de cette unité est susceptible de limiter les interactions pi-pi entre les fluorophores et de conférer au matériau des propriétés adéquates. Dans le but d'obtenir une sensibilité optimale, nous étudions l'incidence de la nature du segment conjugué d'une part et le type d'unité chirale d'autre part. Nous nous intéressons également aux interactions entre les nitroaromatiques et les matériaux sensibles. Les polymères alternés développés dans ce cadre conduisent à des dépôts homogènes et reproductibles. Leur bonne sensibilité et leur excellente sélectivité pour la détection des nitroaromatiques en fait d'excellents candidats pour la réalisation de capteurs. L'aboutissement de ce travail de recherche est le développement d'un prototype de détection miniaturisé
Book Synopsis Microsystèmes capteurs de gaz sélectifs au dioxyde d'azote associant structures semi-conducteurs et filtres chimiques (indigo ou/et nanomatériaux carbonés) destinés au contrôle de la qualité de l'air by : Laurent Spinelle
Download or read book Microsystèmes capteurs de gaz sélectifs au dioxyde d'azote associant structures semi-conducteurs et filtres chimiques (indigo ou/et nanomatériaux carbonés) destinés au contrôle de la qualité de l'air written by Laurent Spinelle and published by . This book was released on 2012 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Ce manuscrit est consacré à l'étude et au développement de microsystèmes capteurs de gaz sélectifs au dioxyde d'azote, destinés au contrôle de la qualité de l'air atmosphérique. La stratégie que nous avons développée consiste à associer une structure sensible à base de matériaux semi-conducteurs partiellement sélectifs aux gaz oxydants et des filtres sélectifs à l'ozone. L'objectif premier est la mise en oeuvre et la caractérisation de matériaux chimiques strictement imperméables à l'ozone (O3) et non-réactifs vis-à-vis du dioxyde d'azote (NO2). Notre choix s'est focalisé sur un matériau moléculaire, l'indigo, connu pour sa réactivité vis-à-vis de O3, et plusieurs nanomatériaux carbonés. Pour ces derniers, la possibilité de conformer leurs textures, leurs morphologies et leurs chimies de surface par traitements thermiques, chimiques et mécaniques, permet d'étendre le panel de matériaux potentiels et d'identifier les facteurs d'influence de leur réactivité avec les espèces gazeuses. La caractérisation de l'ensemble de ces matériaux a nécessité l'utilisation de techniques adaptées et complémentaires (adsorption de N2 à 77 K, spectroscopies Raman, XPS, IR en mode ATR, RPE et NEXAFS). Les filtres chimiques les plus efficaces (hauts rendements de filtration et grande durabilité) ont été sélectionnés d'après des tests de soumission aux gaz selon une méthodologie adaptée. Enfin, l'association de ces meilleurs filtres et de la structure capteur a conduit à l'élaboration de prototypes microsystèmes capteurs de gaz optimisés. De plus, une contribution à la compréhension des mécanismes d'interaction de l'indigo et de certains nanocarbones avec O3 et NO2 a aussi permis d'améliorer le microsystème en développant des méthodologies pertinentes et innovantes mais également en réalisant la synthèse de nouveaux filtres indigo / nanocarbone.
Book Synopsis Optimisation, fabrication et caractérisation d'un capteur de gaz à base d'hétérostructure AlGaN/GaN HEMT pour des applications automobiles by : Yacine Halfaya
Download or read book Optimisation, fabrication et caractérisation d'un capteur de gaz à base d'hétérostructure AlGaN/GaN HEMT pour des applications automobiles written by Yacine Halfaya and published by . This book was released on 2016 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Le travail de la thèse s'articule sur le développement d'un nouveau type de capteurs de gaz à base des matériaux semi-conducteurs III-Nitrure (Les nitrures de gallium). Ces matériaux présentent de nombreux avantages qui pourraient être utilisées pour concevoir des capteurs NOx sensibles et sélectifs pour le contrôle des pollutions émises par la ligne d'échappement Diesel. Afin de limiter et déduire les gaz polluants émis par les moteurs à explosion en générale et les moteurs Diesel en particuliers (NO, NO2, NH3, CO, ...), différentes normes européennes ont été établies. Pour respecter ces normes, plusieurs modifications sur les moteurs et les lignes d'échappement des véhicules ont été effectuées (filtres à particules, catalyseurs, capteurs NOx, ...). Les capteurs NOx utilisés actuellement sont à base d'électrolyte solide. Ils sont basés dans leur fonctionnement sur la mesure de la concentration d'oxygène présente dans le gaz d'échappement qui permet de son tour l'estimation de la concentration totale des gaz NOx (mesure indirecte). Ces capteurs ne détectent pas le NH3 à la sortie de la ligne d'échappement, et ne donnent pas une information précise sur le rapport entre NO et NO2 (manque de sélectivité) qui est un facteur important pour le bon fonctionnement de catalyseur sélectif SCR (amélioration de rendement) ; d'où la nécessité d'un capteur de gaz plus performant et en particulier sélectif afin d'améliorer les systèmes de contrôle, de post-traitement et de diagnostic. Notre approche consiste à utiliser un transistor HEMT (High Electron Mobility Transistor) à gaz bidimensionnel d'électrons à base de nitrure de Gallium avec l'association d'une couche fonctionnelle à la place de la grille. L'interaction des molécules de gaz avec cette couche fonctionnelle donne une signature (variation de signal de sortie) spécifique pour chaque type de gaz qui aide à l'amélioration de la sélectivité. Le projet contient deux parties : l'optimisation de la structure choisie et l'optimisation de la couche fonctionnelle afin d'obtenir une détection sélective entre les différents gaz polluants. Cette technologie est intéressante pour développer des capteurs de gaz grâce aux possibilités de détecter des faibles variations de tensions et aux possibilités de fonctionnement dans des environnements sévères. La thèse de doctorat s'inscrit dans le cadre de l'OpenLab materials and processes en collaboration entre le laboratoire Georgia-Tech lorraine et l'entreprise Peugeot-Citroën PSA.
Book Synopsis Développement d'un capteur chimique de polluants atmosphériques à transduction optique et à la base de matériaux nanoporeux by : Romain Dagnelie
Download or read book Développement d'un capteur chimique de polluants atmosphériques à transduction optique et à la base de matériaux nanoporeux written by Romain Dagnelie and published by . This book was released on 2009 with total page 184 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Ce travail de thèse à été effectué dans l’équipe « Capteur de polluants atmosphériques » dirigée par Thu-Hoa Tran-Thi, au sein du Laboratoire Francis Perrin (URA 2453, CEA/CNRS). L’équipe travaille sur la détection de polluants gazeux toxiques pour la qualité de l’air, la surveillance de l’exposition des travailleurs et pour la lutte contre le terrorisme chimique. Parmi les polluants présents dans l’air intérieur, nous nous sommes particulièrement intéressés aux COV et plus précisément à la famille des composés carbonylés. Les deux plus petites molécules de cette famille sont le formaldéhyde et l’acétaldéhyde. Ce sont des polluants ubiquistes de l’air intérieur, dont les concentrations moyennes retrouvées dans les logements français sont de l’ordre de 18 ppb et 7 ppb respectivement (1 ppb = 10-9 molécules par molécules d’air). Le formaldéhyde a été classé comme « cancérigène certain chez l’homme » en 2004 par le Centre international de Recherche sur le Cancer. La valeur de 18 ppb mesurée dans les logements est supérieure aux recommandations de l’Agence Française de Sécurité et de Surveillance de l’Environnement du travail qui est de 8 ppb pour une exposition chronique. Ainsi la détection et la quantification des concentrations en formaldéhyde dans les logements et les lieux publiques est un enjeu majeur de la politique de santé environnementale. Ill existe aujourd’hui une demande pour un capteur bon marché et simple d’utilisation permettant de mesurer en temps réel de faibles concentrations de formaldéhyde. La stratégie adoptée au LFP consiste à développer des capteurs chimiques innovants à partir de matériaux de silice poreuse. Le procédé sol-gel est utilisé afin de déposer des couches minces de silice (xérogels) de grande surface spécifique (400 - 600 m2.g-1), soit la surface d’un terrain de tennis, déposé sur un substrat transparent de 1cm2. Ceci permet le piégeage par adsorption d’un grand nombre de molécules de polluant. Le dopage des matrices par des réactifs organiques permet d’assurer la sélectivité des capteurs : le Fluoral-P est utilisé comme dopant pour la détection sélective du formaldéhyde, et l’hydralazine, non sélective, pour la détection des aldéhydes totaux. Dans le cas du formaldéhyde, le Fluoral-P réagit sélectivement pour former la Dihydro-Diacétyl-Lutidine (DDL), qui est un produit fluorescent. Un prototype de démonstration à été conçu et automatisé au laboratoire et mesure l’absorption et la fluorescence des couches sensibles en temps réel à l’aide d’un spectrophotomètre miniature. Lors de l’exposition d’une couche sensible à un flux de gaz à analyser la vitesse d’apparition de la fluorescence permet de quantifier en moins de cinq minutes la concentration en formaldéhyde avec une sensibilité inférieur à 0,4 ppb. L’étude de la réponse du capteur en fonction des paramètres critiques à été effectuée. La calibration du capteur à été réalisée en fonction de la concentration en polluant, de la température et de l’humidité relative. Il est ainsi possible d’effectuer des mesures avec un temps de réponse inférieur à 3 minutes dans une gamme d’humidité relative de 0 à 70 % et une gamme de concentrations de formaldéhyde de 0,4 à 160 ppb. L’utilisation d’un filtre desséchant permet d’élargir la gamme de mesures à 100% d’humidité relative. Un mode d’exposition pulsé du capteur à été développé et consiste à exposer plusieurs fois une même couche sensible à des périodes répétées de 3 minutes sous flux. Ce mode permet de réaliser 40 mesures par couche sensible, soit un suivi de la concentration en formaldéhyde en air réel sur 7 heures avec une fréquence de mesure de 10 minutes. Ces résultats ont été validés lors de différentes campagne d’intercomparaison, dont une menée en 2008 à l’Institut National de L’Environnement et des Risques Industriels. Nous avons ainsi démontré qu’il est possible de suivre les variations quotidiennes de la concentration en formaldéhyde en air réel. L’appareil peut mesurer des pics de pollution sur de faibles durées inférieures à 2 minutes et la possibilité de réaliser 40 mesures avec le même échantillon réduit considérablement le coût pour les utilisateurs. Par ailleurs, comparativement aux capteurs commerciaux utilisant des solutions réactives, l’utilisation d’échantillons solides facilite considérablement la manipulation du capteur. Nous avons également étudié plus en détail le rôle de l’interférent majeur qui est la vapeur d’eau. En effet, le Fluoral-P est une molécule sonde qui réagit avec l’eau et est hydrolysée au contact de l’humidité. Une ingénierie de matrices hydrophobes à donc été mise en place, avec la synthèse de xérogels de silice dopés de co-précurseurs hydrophobes (méthylés et fluorés). Nous avons montré que cette ingénierie permet de limiter la diffusion de l’eau dans les couches sensibles et augmente ainsi la durée de vie des capteurs passifs d’un facteur 30. Par ailleurs, nous avons montré que les propriétés du Fluoral-P en font une sonde efficace pour mesurer la perméation de la vapeur d’eau dans les matériaux poreux. Une nouvelle méthode de caractérisation de l’hydrophobie vis à vis de l’eau gazeuse a ainsi été élaborée, utilisant la mesure de la durée de demi-vie du Fluoral-P dans les matériaux mis sous atmosphère humide. Les résultats obtenus sur 5 échantillons sont cohérents et complémentaires avec les caractérisations classiques de l’hydrophobie à l’eau gazeuse (angle de contact et mesure thermogravimétrique). Il est apparu que des matériaux très hydrophobes peuvent être imperméables à l’eau liquide, mais demeurent perméable à l’eau gazeuse et notre méthode de caractérisation, utilisant l’hydrolyse du Fluoral-P, permet de quantifier cette perméabilité.
Book Synopsis NOUVEAUX MATERIAUX SENSIBLES POUR CAPTEURS DE GAZ A SEMI-CONDUCTEURS by : VALERIE.. BATTUT
Download or read book NOUVEAUX MATERIAUX SENSIBLES POUR CAPTEURS DE GAZ A SEMI-CONDUCTEURS written by VALERIE.. BATTUT and published by . This book was released on 1997 with total page 134 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: LES SEMI-CONDUCTEURS PERMETTENT DE REALISER DES CAPTEURS DE GAZ MINIATURES, PEU ONEREUX MAIS MALHEUREUSEMENT PEU SELECTIFS. IL EST POSSIBLE DE REDUIRE CE DEFAUT PAR L'ASSOCIATION DE CAPTEURS (MULTICAPTEUR) SUIVI D'UN TRAITEMENT DES SIGNAUX. MAIS, LA TRES FAIBLE DIVERSITE DES MATERIAUX ACTUELLEMENT UTILISES NE PERMET PAS LA MISE EN UVRE D'UN MULTICAPTEUR PERFORMANT EN RAISON DE LA SIMILITUDE DES REPONSES INDIVIDUELLES. CE MEMOIRE PRESENTE L'ETUDE DE MATERIAUX ORIGINAUX. L'UN EST UN POLYMERE ORGANIQUE DONT L'ASPECT CRISTAL LIQUIDE FACILITE LA MISE EN UVRE ET L'AUTRE UN MATERIAU TOUT A FAIT NOUVEAU DANS LE DOMAINE DES CAPTEURS, UN SEMI-CONDUCTEUR III-V, L'INP. LE PREMIER MATERIAU, UN POLYPYRROLE RENDU MESOMORPHE PAR INGENIERIE CHIMIQUE, NE S'EST REVELE SENSIBLE QU'AUX GAZ OXYDANTS. DES INSTABILITES DE SON DOPAGE INITIAL CONDUISENT A DES DERIVES INACCEPTABLES POUR UN CAPTEUR. CETTE ETUDE A CEPENDANT PERMIS DE MONTRER QU'UN MODELE D'ACTION DES GAZ, PRECEDEMMENT DEVELOPPE AU LABORATOIRE POUR DES CRISTAUX MOLECULAIRES, EST AUSSI APPLICABLE A DES MATERIAUX MOINS ORGANISES TELS QUE CES POLYPYRROLES. LE DEUXIEME MATERIAU, DES COUCHES MINCES D'INP EPITAXIEES SUR UN SUBSTRAT SEMI-ISOLANT, S'EST REVELE BEAUCOUP PLUS INTERESSANT. LE PRINCIPE D'ACTION DES GAZ, PAR IONOSORPTION ET EFFET DE CHAMP, EST TOUT A FAIT NOUVEAU PAR RAPPORT A CE QUE L'ON CONNAISSAIT JUSQU'A PRESENT. IL EST MONTRE QUE LE PROTOTYPE CAPTEUR PRESENTE UNE SENSIBILITE TRES EXPLOITABLE AU DIOXYDE D'AZOTE. CETTE SENSIBILITE EST D'AUTANT PLUS GRANDE QUE LA COUCHE D'INP EST FINE ET PEU DOPEE. IL EST PROPOSE UN MODELE THEORIQUE DE L'ACTION DU GAZ MELANT LES ASPECTS D'EQUILIBRE CHIMIQUE ET DE PHYSIQUE DU SOLIDE. DES STRUCTURES FONCTIONNANT SUR LE MEME PRINCIPE SONT PROPOSEES, L'UNE D'ENTRE ELLES POURRAIT PERMETTRE UN AJUSTEMENT ELECTRIQUE DE LA SENSIBILITE.
Book Synopsis Nouveaux matériaux pour capteurs chimiques de gaz dans les systèmes Ga-O-N et Ta-O-N by : Marie Kerlau
Download or read book Nouveaux matériaux pour capteurs chimiques de gaz dans les systèmes Ga-O-N et Ta-O-N written by Marie Kerlau and published by . This book was released on 2003 with total page 277 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Ce travail a été consacré à la réalisation de nouveaux capteurs chimiques de gaz à base d'(oxy)nitrures dans les systèmes Ga-O-N et Ta-O-N.Dans un premier temps, nous avons réalisé la synthèse des matériaux. Les composés GaN, TaON et Ta3N5 ont été obtenus directement par chauffage sous courant d'ammoniac des oxydes commerciaux. Deux procédés de chimie douce ont été mis en œuvre et ont permis d'élaborer des poudres d'oxydes précurseurs de "GaON" et TaON plus réactives vis-à-vis de la nitruration que les précurseurs commerciaux.Dans un second temps, la technologie de sérigraphie en couches épaisses a été utilisée pour la mise en forme des quatre composés "GaON", GaN, TaON et Ta3N5. Parallèlement, la préparation de couches minces de composés purs TaON et Ta3N5 a été réalisée par nitruration ex situ de films de Ta2O5 déposés par ablation laser. Les caractérisations électriques des capteurs (couches épaisses) ont mis en évidence leur aptitude à détecter le monoxyde de carbone (CO) ainsi que plusieurs familles de gaz telles les hydrocarbures (C3H8), les alcools (C2H5OH) et les aldéhydes (C2H5CHO). Le comportement des capteurs en présence de différentes concentrations d'oxygène et de vapeur d'eau a été étudié dans le but de déterminer le rôle fondamental de ces deux constituants de l'air lors de la détection. Une étude de l'influence de différents paramètres tels la température de travail, l'épaisseur des couches sensibles ou encore la microstructure des matériaux, sur les performances des capteurs lors de l'exposition à plusieurs gaz, a été réalisée. Il a ainsi été démontré que les propriétés de détection des capteurs pouvaient être optimisées en contrôlant ces divers paramètres. Les caractérisations électriques des couches minces de TaON et Ta3N5, bien que préliminaires, sont très prometteuses puisqu'elles mettent en avant le potentiel de ces films comme capteurs chimiques de gaz.La détermination des espèces gazeuses issues de la réaction entre le propane et "GaON", par des mesures de désorption programmée en température couplées à la spectrométrie de masse, nous ont permis de proposer un mécanisme de détection du propane.
Book Synopsis Élaboration et caractérisation de capteurs de gaz à base de nanofils de ZnO by : Clotaire Chevalier César
Download or read book Élaboration et caractérisation de capteurs de gaz à base de nanofils de ZnO written by Clotaire Chevalier César and published by . This book was released on 2013 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Les capteurs de gaz à base d'oxydes métalliques connaissent un engouement croissant pour des applications industrielles, militaires et environnementales. Néanmoins, ces capteurs se montrent peu sélectifs et nécessitent des températures de travail élevées pour obtenir une bonne sensibilité. La nanostructuration des matériaux permet d'augmenter la surface de réaction entre le gaz et le matériau hôte, améliorant ainsi la performance du capteur. ZnO est un semi-conducteur à large gap direct (3,37 eV) possédant de nombreuses propriétés physico-chimiques intéressantes, et aussi un matériau très prometteur pour les capteurs de gaz de type oxyde métallique. L'Elaboration de nanostructures de ZnO a conduit à un grand nombre d'études pour divers domaines d'applications. Dans ce contexte, cette thèse a pour objectif la synthèse des réseaux de nanofils de ZnO par voie hydrothermale et l'étude de leurs propriétés de détection. La première partie de ce travail porte sur l'étude systématique des différents paramètres influençant la synthèse des nanofils de ZnO. Les résultats montrent que la température de croissance, le pH de la solution et le temps de croissance influent sur la morphologie des nanofils de ZnO. Des nanofils avec un facteur d'aspect proche de 30 ont été obtenus sous conditions d'élaboration optimisées. La seconde partie de ce travail consiste en l'étude des propriétés de détection de nanofils de ZnO, par des méthodes électrique et optique. Les mesures électriques montrent une variation de résistance des nanofils, tandis que l'absorption UV révèle un déplacement du bandgap en présence du gaz. Une diminution de la résistance et un blue-shift de bandgap ont été observés lors de la présence d'un gaz réducteur tel que l'éthanol.
Book Synopsis Elaboration, étude et optimisation de capteurs de gaz à phtalocyanines pour la pollution atmosphérique by : Jérôme Brunet
Download or read book Elaboration, étude et optimisation de capteurs de gaz à phtalocyanines pour la pollution atmosphérique written by Jérôme Brunet and published by . This book was released on 2003 with total page 195 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Ce travail est consacré à l'étude de capteurs de gaz à base de phtalocyanines, vis-à-vis des faibles concentrations en dioxyde d'azote (NO2) et ozone (O3). Les objectifs sont la conception et le développement de capteurs de gaz performants, pouvant évaluer ces deux espèces dans l'atmosphère. Le contexte scientifique de cette étude est tout d'abord présenté par une description de la pollution atmosphérique ainsi que sur sa métrologie. Les structures en cours de développement pour une telle application sont ensuite répertoriées ainsi que leurs performances actuelles. Les propriétés physico-chimiques et électroniques des matériaux sensibles mis en oeuvre lors de ces travaux, à savoir les phtalocyanines, sont particulièrement détaillées. Les processus physico-chimiques mis en jeu entre les gaz et ces matériaux sont également développés. Des mesures en laboratoire à températures et concentrations variables en NO2 et O3, proches de celles rencontrées dans une atmosphère urbaine, sont présentées. Elles permettent l'interprétation des interactions gaz/phtalocyanines, avec comme objectif l'optimisation des caractéristiques de détection. La validation de nos capteurs sur l'un des sites de mesure de la qualité de l'air du réseau AtMO AUVERGNE, confirme leur grande sensibilité et leur faible seuil de détection vis-à-vis des gaz oxydants mais aussi leur non-sélectivité et leur temps de réponse relativement important. Afin d'optimiser les caractéristiques métrologiques, une méthodologie de mesure consistant au réétalonnage périodique du capteur par nettoyage thermique sous air propre, est développée. La concentration en gaz est déduite de la cinétique de réponse du capteur. Un microsystème capteur autonome exploitant cette procédure a été éléboré. Les résultats obtenus en laboratoire et en conditions réelles, démontrent que notre microsystème capteur permet une évaluation fiable, sélective et en temps réel de la concentration d'ozone dans l'atmosphère
Book Synopsis Conception, réalisation et caractérisation des propriétés électriques d'un capteur silicium micro-nano permettant une Co intégration CMOS by : Corentin Carmignani
Download or read book Conception, réalisation et caractérisation des propriétés électriques d'un capteur silicium micro-nano permettant une Co intégration CMOS written by Corentin Carmignani and published by . This book was released on 2018 with total page 0 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Depuis le début du troisième millénaire, des domaines comme l'automobile, le médical, l'industrie agroalimentaire ou l'électronique grand public (smartphone, ordinateur, Hi-fi etc.) sont devenus de plus en plus demandeurs de puces électroniques. Les besoins ont évolué de sorte que la diversification des fonctions des puces électroniques est devenue le nouveau paradigme de la microélectronique. Dans le même temps, des objets biologiques ayant des propriétés très diverses et très spécifiques sont découverts et étudiés. Certains sont conceptuellement considérés comme des solutions ultimes pour répondre à certains défis de l'électronique moderne comme l'utilisation d'origami d'ADN pour la lithographie. De plus il existe une adéquation entre les dimensions des objets biologiques et les transistors les plus fins. Nous nous sommes donc posé la question de savoir si cette convergence d'échelle pouvait permettre la cohabitation de l'électronique et de la biologie pour créer des dispositifs hybrides. Nous avons d'abord étudié l'utilisation d'objets biologiques filiformes comme interconnexions nanométriques. Dans ces recherches des objets biologiques sont utilisés en substitution de matériaux classiques. Toutefois il est loin d'être évident de mesurer leurs propriétés électroniques (mobilité des charges, fiabilité) contrairement aux semi-conducteurs standards. Nous avons donc construit un dispositif de tests électriques facilement utilisable par les biologistes et les électroniciens pour la caractérisation électrique de ces objets biologiques nanométriques. Certains objets biologiques réalisent, de manière naturelle, des interactions ciblées avec des agents biologiques spécifiques parfois pathogènes ou dangereux, ils ont aussi l'avantage de pouvoir être fabriqués à façon comme les protéines. Cela permet d'ouvrir une nouvelle voie dans la fabrication de capteurs dans laquelle les objets biologiques seront interfacés avec les structures électroniques. Nous avons donc travaillé sur la fabrication d'un capteur hybride à base de nanofils de silicium pilotés par un circuit CMOS et permettant un interfaçage entre nanofil et objet biologique. Dans le domaine des capteurs il existe une application qui focalise actuellement beaucoup l'attention, la détection de charges électriques de faibles intensités. Il existe plusieurs techniques mais elles sont toutes perfectibles soit à cause de leur coût soit à cause du temps nécessaire à la réalisation du séquençage soit encore à cause de la difficulté de mise en œuvre du séquençage. Nous avons donc étudié la possibilité de détecter une charge électrique unique. Etant donné la complexité de la question nous avons décidé de répondre à l'aide d'une série de simulations.
Book Synopsis Synthèse et caractérisation de semi-conducteurs organiques pour des applications optoelectroniques et capteurs by : Hecham Aboubakr
Download or read book Synthèse et caractérisation de semi-conducteurs organiques pour des applications optoelectroniques et capteurs written by Hecham Aboubakr and published by . This book was released on 2012 with total page 125 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Le travail rapporté dans ce mémoire de thèse concerne la synthèse et la caractérisation de nouveaux semi-conducteurs organiques basés sur un coeur bithiophène. Ce travail s'inscrit dans le prolongement de précédents travaux réalisés au laboratoire portant sur des dérivés du type distyryl-oligothiophènes. Au cours de ce travail, plusieurs voies de synthèse ont été développées afin de fonctionnaliser un coeur bithiophène, rigide ou non, avec différents groupements fonctionnels, principalement pour trois types d'applications : (i) la réalisation de transistors à base de couche mince organique (OFETs), (ii) l'élaboration de cellules solaires à partir de composés push-pull et (iii) le développement de capteurs. Le premier chapitre est consacré à la fonctionnalisation du benzo-[2,1-b:3,4-b']dithiophène-4,5-dione soit par des groupements mésogéniques soit par des motifs aminostyryles. L'objectif est la possibilité de préparer des OFETs par la voie liquide et de tirer profit des propriétés cristal liquide pour améliorer les performances électriques. Les propriétés cristal liquides ont été décrites, et les transistors réalisés. Malheureusement aucune mobilité de porteur de charge n'a pu être enregistrée. Dans un deuxième temps, des modifications structurales ont été apportées sur certaine des structures synthétisées afin d'améliorer les propriétés recherchées. Toutefois, au moment de la rédaction de ce manuscrit, les OFETs n'étaient pas réalisés. Dans le deuxième chapitre, de nouvelles molécules push-pull de type cruciformes ont été synthétisées dans le but d'évaluer leurs performances en tant que composés organiques actifs dans des dispositifs photovoltaïques.
Book Synopsis Contribution à la mise en oeuvre de micro-systèmes capteurs de gaz à semi-conducteurs by : Alain Pauly
Download or read book Contribution à la mise en oeuvre de micro-systèmes capteurs de gaz à semi-conducteurs written by Alain Pauly and published by . This book was released on 2002 with total page 85 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt:
Book Synopsis Conception et réalisation de biocapteurs pour le suivi de polluants dans les eaux naturelles by : Basma Khadro
Download or read book Conception et réalisation de biocapteurs pour le suivi de polluants dans les eaux naturelles written by Basma Khadro and published by . This book was released on 2008 with total page 168 pages. Available in PDF, EPUB and Kindle. Book excerpt: Dans le domaine de l'environnement, il est très important de disposer d'outils capables de détecter la présence de polluants ou de substances toxiques au sein des milieux aqueux, tels que les écosystèmes aquatiques, l'eau des stations d'épuration, les effluents industriels. Les techniques classiques d’analyse pour la détection d’une espèce (bio) chimique sont généralement complexes, coûteux, volumineux et souvent difficiles à mettre en œuvre. De plus, les phases de préparation des échantillons et d’exploitation des résultats augmentent souvent très fortement la durée totale d’analyse. Depuis une trentaine d’années, ils font face à l’avènement des capteurs (bio)chimiques. Malgré une très forte demande et de nombreuses recherches effectuées, très peu de réalisations commerciales ont vu le jour, surtout dans le domaine de l’environnement. La difficulté majeure qui freine le développement industriel de ces capteurs est liée aux problèmes de sélectivité et de stabilité de l’élément sensible fixé sur la surface du transducteur au cours de l’étape de fonctionnalisation. Pour remédier à ces inconvénients, notre recherche est orientée vers la création de nouvelles matrices d’immobilisation de l’élément sensible et l’élaboration de nouveaux matériaux d’électrodes. Ce travail de thèse porte sur la réalisation et la caractérisation de capteurs chimiques et biochimiques basés sur l’utilisation de trois types de transduction. Le premier transducteur est conductimétrique avec des électrodes interdigitées : Le premier est un biocapteur bienzymatique à protéases immobilisées pour la détection de protéines en tant que marqueur de la matière organique ; Le deuxième est un biocapteur élaboré pour la détermination des nitrates en utilisant l’enzyme nitrate réductase (RN) de l’aspergillus niger immobilisé dans un film de PVC, en présence de Nafion® et de Méthyle viologen en tant que médiateur ; Le troisième est un capteur chimique pour détecter l’ammonium en immobilisant sur des électrodes interdigitées des membranes en PVC contenant la nonactine comme un élément de reconnaissance de l’ammonium ; Le deuxième type de transducteur est voltamétrique avec des électrodes en carbone vitreux pour la détermination de traces de mercure et de nickel. Le troisième type est un transducteur à fibre optique (chimiluminescence) pour la détection du cobalt immobilisé dans un film de chitosan ; le principe de ce capteur repose sur l’effet catalytique des ions métalliques comme le cobalt sur la réaction de chimiluminescence du luminol en présence de peroxyde d’hydrogène. Ces (bio)capteurs ont été validés sur des échantillons d’eau naturelle. Ils ont prouvé qu’ils constituent une technique d’analyse alternative performante, présentant des limites de détection très sensibles, de l’ordre du ng/l au μg/l, comparables à celles trouvées dans la littérature. Ils ont montré une rapidité de réponse de 5 à 7 minutes, une bonne sélectivité avec une bonne reproductibilité pour une longue durée de vie de un à trois mois. Enfin, ces techniques à faible coût, fonctionnant à température ambiante, sont prêtes à être utilisées sur le terrain. Ils permettent ainsi de réaliser des analyses de contrôle et de surveillance de milieux complexes sans traitement préalable des échantillons
