Spectroscopie Raman de fibres électrofilées : développement de méthodes et application aux fibres individuelles

L’électrofilage est une technique de mise en œuvre efficace et versatile qui permet la production de fibres continues d’un diamètre typique de quelques centaines de nanomètres à partir de l’application d’un haut voltage sur une solution concentrée de polymères enchevêtrés. L’évaporation extrêmement rapide du solvant et les forces d’élongation impliquées dans la formation de ces fibres leur confèrent des propriétés hors du commun et très intéressantes pour plusieurs types d’applications, mais dont on commence seulement à effleurer la surface. À cause de leur petite taille, ces matériaux ont longtemps été étudiés uniquement sous forme d’amas de milliers de fibres avec les techniques conventionnelles telles que la spectroscopie infrarouge ou la diffraction des rayons X. Nos connaissances de leur comportement proviennent donc toujours de la convolution des propriétés de l’amas de fibres et des caractéristiques spécifiques de chacune des fibres qui le compose. Les études récentes à l’échelle de la fibre individuelle ont mis en lumière des comportements inhabituels, particulièrement l’augmentation exponentielle du module avec la réduction du diamètre. L’orientation et, de manière plus générale, la structure moléculaire des fibres sont susceptibles d’être à l'origine de ces propriétés, mais d’une manière encore incomprise. L’établissement de relations structure/propriétés claires et l’identification des paramètres qui les influencent représentent des défis d’importance capitale en vue de tirer profit des caractéristiques très particulières des fibres électrofilées. Pour ce faire, il est nécessaire de développer des méthodes plus accessibles et permettant des analyses structurales rapides et approfondies sur une grande quantité de fibres individuelles présentant une large gamme de diamètre. Dans cette thèse, la spectroscopie Raman confocale est utilisée pour l’étude des caractéristiques structurales, telles que l’orientation moléculaire, la cristallinité et le désenchevêtrement, de fibres électrofilées individuelles. En premier lieu, une nouvelle méthodologie de quantification de l’orientation moléculaire par spectroscopie Raman est développée théoriquement dans le but de réduire la complexité expérimentale de la mesure, d’étendre la gamme de matériaux pour lesquels ces analyses sont possibles et d’éliminer les risques d’erreurs par rapport à la méthode conventionnelle. La validité et la portée de cette nouvelle méthode, appelée MPD, est ensuite démontrée expérimentalement. Par la suite, une méthodologie efficace permettant l’étude de caractéristiques structurales à l’échelle de la fibre individuelle par spectroscopie Raman est présentée en utilisant le poly(éthylène téréphtalate) comme système modèle. Les limites de la technique sont exposées et des stratégies expérimentales pour les contourner sont mises de l’avant. Les résultats révèlent une grande variabilité de l'orientation et de la conformation d'une fibre à l'autre, alors que le taux de cristallinité demeure systématiquement faible, démontrant l'importance et la pertinence des études statistiques de fibres individuelles. La présence de chaînes montrant un degré d’enchevêtrement plus faible dans les fibres électrofilées que dans la masse est ensuite démontrée expérimentalement pour la première fois par spectroscopie infrarouge sur des amas de fibres de polystyrène. Les conditions d'électrofilage favorisant ce phénomène structural, qui est soupçonné d’influencer grandement les propriétés des fibres, sont identifiées. Finalement, l’ensemble des méthodologies développées sont appliquées sur des fibres individuelles de polystyrène pour l’étude approfondie de l’orientation et du désenchevêtrement sur une large gamme de diamètres et pour une grande quantité de fibres. Cette dernière étude permet l’établissement de la première relation structure/propriétés de ces matériaux, à l’échelle individuelle, en montrant clairement le lien entre l’orientation moléculaire, le désenchevêtrement et le module d'élasticité des fibres.

Finding the idea of home

La notion de chez-soi est porteuse d’un imaginaire foisonnant et génère un grand intérêt dans notre culture et société. Bien qu’elle soit une considération importante pour la plupart d’entre nous, l’architecte occupe une position privilégiée qui lui permette d’agir sur le chez-soi de manière significative et tangible. La présente recherche explore le concept du chez-soi tel qu’étudié par les architectes et non-architectes de manière à comprendre son impact sur la création du lieu et sur la construction des environnements domestiques en Amérique du nord. Un regard porté sur les connotations entre espace et lieu, à travers la temporalité, les comportements et les perspectives sociales, supporte l’épistémologie du chez-soi comme un élément important des théories et pratiques de design contemporain. Le démantèlement hypothétique d’un espace en ses composantes suppose que les dispositifs architecturaux peuvent être modelés de manière à ce qu’ils opèrent un transfert depuis la maison, en tant qu’élément physique, vers le domaine psychologique du chez-soi. Afin d’élargir la maniabilité des éléments constitutifs du bâtiment et de son environnement, six thèmes sont appliqués à trois champs de données. Les six thèmes, qui incluent l’entre-deux, la limite, la voie, le nœud, le détail et la représentation, illustrent des moments architecturaux déterminants, potentiellement présents à l’intérieur et à l’extérieur du projet domestique et qui transforment les comportements physiques et psychiques. Depuis la pratique normalisée du logement social et abordable au Canada, une analyse de photographies de maisons abordables existantes, du discours critique sur cette typologie et de projets de recherche-création conduits par des étudiants en architecture, révèle le caractère opérationnel de la notion de chez-soi et consolide les valeurs de communauté et de frontière. L’objectif premier de la recherche est d’avancer la production de connaissances en architecture par l’exploration de la notion de chez­soi dans l’enseignement, la recherche et le design. L’approche fonctionnaliste vis-à-vis le < penser > en design, place l’usager au centre de l’environnement domestique, soutient la proposition que le chez­soi donne sens et utilité au logement, et renforce la responsabilité éthique de l’architecte à faire de cette notion une partie intégrante de la réalité quotidienne.