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Laboratoire d’analyse et d’architecture des systèmes

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58documents trouvés

16412
13/02/2019

Procédé et dispositif informatiques de surveillance continue d'un réseau de canalisation d'eaux résiduaires

H.BERTRAND, A.ESTEVE, E.CAMPO, B.JAMMES

Valcap Valence Capteur, NEO, S4M, ISGE

Brevet : FR3049623 (A1), Février 2019 , N° 16412

Lien : https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-02004772

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Résumé

L'invention concerne un procédé et un dispositif informatiques de surveillance continue d'un réseau de canalisations de circulation d'eaux résiduaires. Au moins une canalisation (12) est dotée d'au moins un capteur (14) d'écoulement. Un modèle nominal du capteur pour un état normal sans fuite est enregistré en l'absence de pluie sur une période de référence comprenant une plage nocturne entre T00:00 et T06:00 heure locale. Au moins un indicateur d'infiltration/exfiltration représentatif d'écoulements anormaux d'infiltration/exfiltration est élaboré par comparaison entre des signaux délivrés parle capteur d'écoulement et le modèle nominal dans la plage nocturne.

146538
18028
01/01/2019

Engineering of Al/CuO reactive multilayer thin films for tunable initiation and actuation

C.ROSSI

NEO

Revue Scientifique : Propellants, Explosive, Pyrotechnics, Vol.44, N°1, pp.94-108, Janvier 2019 , N° 18028

Lien : https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01847132

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Abstract

Sputter-deposited Al/CuO multilayers represent the state-of-the-art of energetic nanomaterials. As such, they offer an opportunity for tunable ignition and actuation because their theoretical energy densities are significantly higher than most conventional secondary explosives while being less sensitive to undesired initiation. Both the sensitivity and combustion properties (temperature, rate and products released) can be manipulated via the layering, reactant spacing and stoichiometry of the multilayer and, to a lesser extent, via interface engineering. In this article, we first describe the technology of deposition of Al/CuO multilayers focusing on direct current sputter deposition followed by a comprehensive review of the materials structural characteristics. Next, experimental and theoretical works performed on these reactive multilayered materials to date is presented in terms of methods used, the results acquired on ignition and combustion properties, and conclusions drawn. Emphasis is placed on several studies elucidating the fundamental processes that underlie propagating combustion reactions. We examine the influence of the « ceiling » temperature that traduces the multilayer disintegration when reaching high temperatures (e.g., vaporization temperatures). This paper provides a good support for engineers to safely propose Al/CuO multilayers structure to regulate the energy release rates and ignition threshold in order to manufacture high performance and tunable initiator devices.

145314
18410
06/12/2018

Evaluation thermique du remplacement du Kapton par film sec Epoxy, Parylène et Parylène/Epoxy

C.ROSSI

NEO

Rapport LAAS N°18410, Décembre 2018

Lien : https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01944527

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145472
18422
06/12/2018

De l'étude de l'initiation de nanolaminés réactifs Al/CuO par point chaud à l'intégration de pyroMEMS pour la sécurité

A.NICOLLET

NEO

Doctorat : Université de Toulouse III - Paul Sabatier, 6 Décembre 2018, 226p., Président: E.CAMPO, Rapporteurs: J.M.CHEVALIER, J.WEN, Examinateurs: P.TOUNSI, G.ARDILA-RODRIGUEZ, Directeurs de thèse: C.ROSSI , N° 18422

Lien : https://hal.laas.fr/tel-01975663

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Abstract

Energetic materials are able to generate high amount of thermal or mechanical energy in a very short time (μs) under an electrical, mechanical of thermal stimulus. Conventional materials, such as propellants or explosives, are widely used in pyrotechnic systems, but, for most of them, they can be impacted by new safety and environmental restrictions. Among the new compounds investigated, nanothermites (mixture of Al and metal oxide, in this case, copper oxide CuO, in nanometric dimensions) are particularly promising. In response to a stimulus, an oxidation-reduction reaction occurs, releasing a significant amount of energy in the form of heat. LAAS was among the first in France to perceive the need to find solutions for energetic materials integrable in thin film technology that are compatible with the ultimate integration and replace, where possible, the primary compositions of the initiators. Today a magnetron sputtering process is available for the growth of reactive nanolaminates consisting of alternating aluminum (Al) and copper oxide (CuO) nanolayers. The objective of this PhD is to consolidate the deposition technology which was developed in previous PhD, and promote applications, particularly by demonstrating two safety devices in close cooperation with industries. In a first part of the work, I experimentally studied the initiation of Al/CuO thermite reactions by a titanium hot wire, directly in contact with the multilayer nanothermite material. We have demonstrated that the nanothermite initiation conditions were largely influenced by electrical characteristics applied to the hot wire terminals, but also by the heating surface area, and the nanothermites structure and composition. The results of this study published in ‘Journal of Applied Physics’ allowed a better understanding of the hot point ignition of multilayer Al/CuO nanothermites, and; in particular, the establishment of design rules for multilayer nanothermites initiators. In a second stage of work, nanothermite initiators, here called pyroMEMS, were optimized, manufactured, and integrated into two pyrotechnic safety devices: a gas generator igniter, and a very fast circuit breaker. Interfacing between the nanothermites and the two applications has been studied and the initiators are able to ensure the desired robustness and reliability requirements

Résumé

Les matériaux énergétiques sont les seuls capables de générer une grande quantité d’énergie thermique ou mécanique en un temps très court (μs) suite à un stimulus électrique, mécanique ou thermique. Les matériaux conventionnels, tels que les propergols ou les explosifs, largement utilisés dans les systèmes pyrotechniques actuels sont impactés par les nouvelles normes de sécurités et les restrictions environnementales. Parmi les matériaux nouvellement explorés, les nanothermites (constituées d’un mélange d’aluminium Al et d’un oxyde métallique, ici l’oxyde de cuivre CuO, tous deux dans des dimensions nanométriques) sont particulièrement prometteurs. En réponse à un stimulus, une réaction d’oxydoréduction s’opère, libérant une énergie importante sous forme de chaleur. Le LAAS a été parmi les premiers en France à percevoir la nécessité de trouver des solutions de matériaux énergétiques intégrables en technologie couches minces pour être compatibles avec l’intégration ultime et remplacer, quand cela est possible, les compositions primaires des initiateurs. Aujourd’hui un procédé par pulvérisation cathodique est disponible pour le dépôt de couches énergétiques constituées d’alternance de nanofeuillets d’aluminium (Al) et d’oxyde de cuivre (CuO). Cette thèse a pour objectif de consolider cette technologie de dépôt de couches minces énergétiques, mise au point lors de thèses précédentes, et de promouvoir les applications, notamment par la démonstration de deux dispositifs de sécurité en étroite coopération avec des industriels. Nous avons, d’une part, étudié expérimentalement l’initiation de la réaction thermite Al/CuO par un fil chaud en titane directement en contact avec le matériau nanothermite multicouches. Nous avons montré que les conditions d’initiation de la nanothermite étaient largement influencées par les caractéristiques électriques appliquées aux bornes du fil chaud, mais aussi par la surface de chauffe et la composition de la nanothermite. Les résultats de cette étude publiés dans la revue ‘Journal of Applied Physics’ ont permis une meilleure compréhension de l’initiation des nanothermites Al/CuO multicouches par point chaud et surtout l’établissement de règles de conception des initiateurs à nanothermite multicouches. D’autre part, les puces d’initiation à nanothermite appelées ici pyroMEMS, ont ensuite été optimisées, fabriquées et intégrées dans deux dispositifs pyrotechniques de sécurité : un inflammateur pour générateur de gaz et étoupille, et un sectionneur de circuit très rapide (< 100 μs). L’interfaçage entre les nanothermites et les deux applications a été étudié et des puces permettant d’assurer les critères de robustesse et de fiabilité souhaités ont été développées.

Mots-Clés / Keywords
Al/CuO; Nanothermites; PyroMEMS; Initiation; Ignition;

145635
18386
26/11/2018

Rapport Final Contrat Industriel CNRS / DASSAULT AVIATION N° 181596 « Fabrication et Livraison de puces de micro initiateurs IFI sur céramique + rapport de caractérisation temps initiation-courant »

A.NICOLLET, C.ROSSI

NEO

Rapport de Contrat : Contrat CNRS 181596, Novembre 2018, 7p. , N° 18386

Lien : https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01918851

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145293
18405
01/11/2018

Etude théorique du vieillissement des nanolaminés Al/CuO, LOT 3. Rapport sur l’étude consolidée des mécanismes élémentaires - Démonstrateur logiciel

G.LAHINER, JA.ZAPATA CORREA, M.DJAFARI ROUHANI, A.ESTEVE, C.ROSSI

NEO

Rapport LAAS N°18405, Novembre 2018

Lien : https://hal.laas.fr/hal-01926511

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145461
18522
01/11/2018

Flame temperature and combustion velocity measurements protocol

A.NICOLLET, JA.ZAPATA CORREA, C.ROSSI

NEO

Rapport de Contrat : IDEX MUSE, Novembre 2018, 8p. , N° 18522

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146255
18279
28/09/2018

Correlation between DNA Self-Assembly Kinetics, Microstructure, and Thermal Properties of Tunable Highly Energetic Al–CuO Nanocomposites for Micropyrotechnic Applications

T.CALAIS, A.BANCAUD, A.ESTEVE, C.ROSSI

NEO, MILE

Revue Scientifique : ACS Applied Nano Materials, Vol.1, N°9, pp.4716-4725, Septembre 2018 , N° 18279

Lien : https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01874446

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Abstract

The association of a metallic fuel (usually aluminum) with an oxidizer (metal oxide or organic compound) creates an exothermic material that can be ignited with an external stimulus such as local heating or spark discharge. These materials with high energetic performances, called nanothermites, have been used to release temperature or pressure waves for civil or military applications (initiators, impact igniters, etc.). However, the energetic performances of these nanothermites are highly dependent on the nanoscale intimacy of the two components. The use of nanoparticles results in an increase of the energy release, but control of their assembly remains particularly challenging. In this work, we demonstrate that the use of DNA to self-organize Al or CuO nanoparticles greatly enhances the energy release of nanothermites by up to 240% compared to classically sonicated nanothermites in hexane, with the heat of reaction prior to Al melting reaching a value of 2.57 kJ·g–1. In particular, we report that the energetic performances can be tuned by controlling the ionic strength during the self-assembly process. These results are supported by ultrafine characterization of the nanocomposite microstructure based on high-resolution transmission electronic microscopy and energy-dispersive X-ray spectroscopy. Besides, we report the surprisingly good energetic performances of randomly mixed nanoparticles dispersed in water, nonetheless 40% lower than DNA-self-assembled nanocomposites. Altogether, our study not only proposes an easy and immediate process for nanocomposites synthesis but also opens the door for opportunities toward large-scale crystalline Al–CuO superlattices with high energetic performances.

144600
18193
01/08/2018

Al Interaction with ZnO Surfaces

Y.GAO, M.IACHELLA, E.C.MATTSON, A.LUCERO, J.KIM, M.DJAFARI ROUHANI, Y.J.CHABAL, C.ROSSI, A.ESTEVE

NEO, University of Texas

Revue Scientifique : Journal of Physical Chemistry C, Vol.122, N°31, pp.17856-17864, Août 2018, DOI: 10.1021/acs.jpcc.8b04952 , N° 18193

Lien : https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-01836008

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Abstract

Deposition of Al onto ZnO surfaces is important for metal/insulator contacts in microelectronics and photovoltaic devices, and also for nano-energetic materials; yet there have not been fundamental studies of these interfaces, in particular those involving the polar faces of ZnO. Density Functional calculations and Low Energy Ion Scattering (LEIS) studies are combined to unravel the chemistry of Al interaction on polar ZnO surfaces, revealing that Al atoms quasi spontaneously replace surface Zn atoms on both O-and Zn-terminated ZnO surfaces. In this process, aluminum atoms attract oxygen atoms, releasing zinc atoms through electrostatic repulsion within the growing alumina film. Kinetics and thermodynamics calculations indicate that zinc atoms accumulate on the surface rather than migrating into ZnO bulk at room temperature, due to high bulk diffusion barriers. Upon annealing to moderate temperatures, LEIS studies indicate that surface Zn atoms desorb at ~ 140-150 °C, which is consistent with the calculated 1.31 eV activation barrier.

144054
18340
18/07/2018

Controlled growth of high-density nanoparticles on zinc oxide thin films by photo-deposition

J.CURE, H.ASSI, K.COCQ, L.MARIN MERCADO, K.FAJERWERG, P.FAU, E.BECHE, Y.J.CHABAL, A.ESTEVE, C.ROSSI

NEO, LCC, PROMES, University of Texas

Manifestation avec acte : Gold ( Gold ) 2018 du 15 juillet au 18 juillet 2018, Paris (France), Juillet 2018, 1p. , N° 18340

Lien : https://hal.laas.fr/hal-01695272

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Abstract

Since Faraday in the 1850s, gold nanoparticles (AuN Ps) have been th e subject of growing interest. AuNPs are now commonly us ed in many applications such as such as sensors, photocatalysis, photovoltaic devices, and biological labeling. The deposition of gold nanoparticles ( Au NPs) on zinc oxide films a key step for (photocatalysis)catalysis or photovoltaic applications, still remains difficult to master.

145033
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