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LGP2, un pôle de recherche innovant
LGP2, un pôle de recherche innovant

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LGP2 - Thèses soutenues, 2020

Axelle BARNET

19 juin 2020 - Mécanique des Fluides, Énergétique, Procédés
Sujet
Compréhension des phénomènes de vieillissement de papiers électrotechniques dans les transformateurs de puissance et recherche de solutions industrielles.
Direction
Gérard MORTHA, Professeur, Grenoble INP-Pagora / LGP2  ♦♦ Nathalie MARLIN, Maître de Conférences HDR, Grenoble INP-Pagora / LGP2  ♦♦ Lucie BOIRON, Ingénieure de Recherche, Ahlstrom-Munksjö
Résumé
Les transformateurs de puissance sont des équipements coûteux dont un point faible est la dégradation du papier Kraft isolant qu’ils contiennent. Ces travaux étudient la dégradation cinétique de deux papiers électrotechniques, dans des essais de vieillissement en conditions accélérées dans une huile minérale : un papier standard et un papier amélioré, Thermally Upgraded (TU), contenant un additif.
La dégradation du papier standard, mesurée via l’évolution du degré de polymérisation viscosimétrique (DPv) de la cellulose, suit un modèle cinétique d’ordre zéro et l’énergie d’activation mesurée est proche de celle avancée pour l’hydrolyse acide de la cellulose dans la littérature. Le papier TU présente en revanche un comportement différent, l’ajout de l’additif ralentissant sa dégradation et aucun modèle testé n’a permis de modéliser correctement les données expérimentales. Une étude plus approfondie sur le mécanisme d’action de cet additif a permis de confirmer et compléter les hypothèses de la littérature.
Par ailleurs, des caractérisations mécaniques des papiers vieillis ont mis en évidence une corrélation entre le DPv de la cellulose et la résistance au double-plis du papier. Une autre étude a porté sur le rôle de la lignine sur la dégradation du papier : un effet protecteur pour la cellulose a été discuté et il a été montré que le vieillissement de la lignine conduisait aussi à la production de méthanol dans l’huile (marqueur de dégradation du papier utilisé dans les transformateurs).
Enfin, une nouvelle solution de protection en surface du papier, a montré des résultats encourageants notamment en termes de conservation des propriétés mécaniques du papier.
Autres membres du jury
Anne-Laurence DUPONT, Directrice de Recherche CNRS, MNHN CRC, Paris ♦♦ Thierry PAILLAT, Professeur, Université de Poitiers ♦♦ Nathalie BARNEL, Ingénieure de Recherche, EDF ♦♦ Olivier LESAINT, Directeur de Recherche CNRS, G2ELab, Grenoble

Manon LE GARS

5 mars 2020 - Matériaux, Mécanique, Génie Civil, Électrochimie
Sujet
Modifications de surface de nanocristaux de cellulose pour des applications d'emballages alimentaires.
Direction
Julien BRAS, Maître de Conférences HDR, Grenoble INP-Pagora / LGP2 ♦♦ Naceur BELGACEM, Professeur, Grenoble INP-Pagora / LGP2 ♦♦ Philippe ROGER, Professeur, Université Paris-Saclay ♦♦ Hanène SALMI-MANI, Maître de Conférences, Université Paris-Saclay
Résumé
Ce projet vise à développer de nouvelles modifications chimiques de surface des nanocristaux de cellulose (NCC) pour améliorer leur compatibilité avec le polymère biosourcé qu’est l’acide polylactique (PLA) et ce, afin de combiner leurs propriétés intrinsèques respectives. Des matériaux multiphasiques ont été produits à partir du PLA en y incluant des nanomatériaux cellulosiques. L’application visée étant l’emballage alimentaire, l'amélioration des propriétés barrière du PLA, notamment vis-à-vis de l'oxygène et de la vapeur d'eau, est un point clé dans la caractérisation des produits finis. Plus précisément, différentes voies sont proposées pour le greffage de divers composés – polymères ou molécules – à la surface des nanocristaux de cellulose. Le succès de ces greffages a été confirmé et quantifié par diverses techniques de caractérisation. Les NCC modifiés sont introduits dans un matériau PLA selon deux stratégies : soit en tant que nanocharges dans une matrice PLA, avec des taux d'inclusion compris entre 2 et 10% massique, soit en tant que couche interne dans des matériaux multicouches de PLA. Dans les deux cas, les matériaux finaux, préparés à partir de PLA et de nanomatériaux cellulosiques modifiés, présentent des propriétés intéressantes en termes d’homogénéité, de transparence et de barrière à l'oxygène et à la vapeur d'eau, conformément aux propriétés requises pour les matériaux de conditionnement alimentaire.
Autres membres du jury
Bénédicte LEPOITTEVIN, Maître de Conférences, ENSICAEN ♦♦ Jose-Maria LAGARON, Professeur, CSIC, Espagne ♦♦ Hélène ANGELLIER-COUSSY, Maître de Conférences, Université de Montpellier ♦♦ Evelyne MAURET, Professeur, Grenoble INP-Pagora / LGP2 ♦♦ Sandra DOMENEK, Maître de Conférences, AgroParisTech

Esakkiammal Sudha ESAKKIMUTHU

30 janvier 2020 - Matériaux, Mécanique, Génie Civil, Électrochimie
Sujet
Étude de nouvelles techniques de dérivation chimique de la lignine en vue de l'analyse par chromatographie d'exclusion stérique.
Direction
Gérard MORTHA, Professeur, Grenoble INP-Pagora / LGP2 ♦♦ Nathalie MARLIN, Maître de Conférences HDR, Grenoble INP-Pagora / LGP2
Résumé
La lignine est le deuxième biopolymère le plus abondant sur la planète après la cellulose. Elle se compose de structures aromatiques tridimensionnelles hautement ramifiées, comportant divers groupes fonctionnels.
Ce travail de thèse vise à établir des méthodes de dérivation pour l'analyse de la lignine, à quantifier les groupes fonctionnels et à déterminer la distribution des masses molaires de la lignine (DMM) par chromatographie d’exclusion stérique (SEC). Cinq lignines techniques ont été étudiées : Protobind 1000, Organosolv, lignine Kraft de pin, lignine Kraft d’eucalyptus et Indulin. Elles ont été dérivées par une méthode classique d’acétylation et de nouvelles méthodes telles que la fluorobenzylation et la fluorobenzoylation. Le nombre d'hydroxyles présents dans les échantillons de lignine est quantifié par des techniques GC et RMN (1H, 13C, 19F et 31P). La distribution des masses molaires des lignines dérivées est calculée en utilisant différentes colonnes SEC avec différents solvants (DMAc et THF). Des méthodes d'étalonnage conventionnelles et universelles sont utilisées pour les calculs de DMM.
Avec cette approche, les nouvelles techniques de dérivation augmentent de manière significative la solubilité de la lignine dans le THF et donc améliorent les résultats de l’analyse chromatographique. L'étalonnage universel conduit à environ trois fois les valeurs de masses molaires calculées par étalonnage standard.
Autres membres du jury
Nicolas BROSSE, Professeur, Université de Lorraine ♦♦ Christophe GEANTET, Directeur de Recherche, CNRS, Université Lyon 1 ♦♦ Sami HALILA, Chargé de Recherche, CNRS, Université Grenoble Alpes ♦♦ Marie-Christine BROCHIER-SALON, Ingénieur de Recherche, Grenoble INP-Pagora / LGP2 ♦♦ Dominique LACHENAL, Professeur Émérite, Grenoble INP-Pagora / LGP2

Camille THIBAUT

8 janvier 2020 - Mécanique des Fluides, Énergétique, Procédés
Sujet
Développement de matériaux fibreux cellulosiques pour la production d'objets bio-sourcés imprimés en 3D par extrusion.
Direction
Didier CHAUSSY, Professeur, Grenoble INP-Pagora / LGP2 ♦♦ Aurore DENNEULIN, Maître de Conférences, Grenoble INP-Pagora / LGP2 ♦♦ Davide BENEVENTI, Directeur de Recherche CNRS, Grenoble INP-Pagora / LGP2 ♦♦ Sabine ROLLAND DU ROSCOAT, Maître de Conférences, Université Grenoble Alpes / 3SR
Résumé
Ce travail de thèse a consisté d’abord à formuler des pâtes aqueuses à fort taux de matière sèche présentant les propriétés adéquates aux exigences de l’impression 3D par extrusion. L’étude de mélanges associant des particules micrométriques organiques (fibres courtes ou poudre de cellulose) et des dérivés de cellulose (carboxymethylcellulose) a permis d’obtenir une pâte homogène présentant des déformations limitées lors du séchage de l’objet imprimé.
Une seconde phase du projet a été consacrée à l’adaptation et l’optimisation de l’impression 3D par extrusion afin de garantir une fidélité optimum des objets imprimés aux modèles numériques. Les limitations du nouveau matériau quant au design des pièces ainsi que des paramètres d’utilisation ont été déterminées. Pour caractériser les objets produits, plusieurs approches innovantes, comme le suivi du séchage d’une pièce imprimée par tomographie, ont été mises en œuvre.
Ces résultats de recherche ont permis d’aboutir à l’impression 3D de formes complexes avec un matériau 100% cellulosique aux propriétés mécaniques comparables à celles des thermoplastiques habituellement utilisés dans l’impression 3D de fils fondus.
Autres membres du jury
Roberta BONGIOVANNI, Professeur, Politecnico di Torino, Italie ♦♦ Pierre DUMONT, Professeur, INSA Lyon ♦♦ Gilberto DE FREITAS SIQUEIRA, Chercheur scientifique, Empa, Suisse ♦♦ Laurent ORGÉAS, Directeur de Recherche CNRS, Université Grenoble Alpes / 3SR

mise à jour le 6 juillet 2020

Université Grenoble Alpes