Microfluidics integration of acoustic biosensors is an actively developing field. Despite significant progress in “passive” microfluidic technology, integration with microacoustic devices is still in its research state. The major challenge is bonding polymers with monocrystalline piezoelectrics to seal microfluidic biosensors. In this contribution, we specifically address the challenge of microfluidics integration on gallium arsenide (GaAs) acoustic biosensors. We have developed a robust plasma-assisted bonding technology, allowing strong connections between PDMS microfluidic chip and GaAs/SiO₂ at low temperatures (70 °C). Mechanical and fluidic performances of fabricated device were studied. The bonding surfaces were characterized by water contact angle measurement and ATR-FTIR, AFM, and SEM analysis. The bonding strength was characterized using a tensile machine and pressure/leakage tests. The study showed that the sealed chips were able to achieve a limit of high bonding strength of 2.01 MPa. The adhesion of PDMS to GaAs was significantly improved by use of SiO₂ intermediate layer, permitting the bonded chip to withstand at least 8.5 bar of burst pressure. The developed bonding approach can be a valuable solution for microfluidics integration in several types of MEMS devices.

The removal of heavy metals from drinking water has attracted great interest in water purification technology. In this study, a biocompatible Polyaniline (PANI) polymer filled with TiO₂ and ZnO nanoparticles (NPs) is considered as an adsorbent of cadmium iodide from water. Theoretical investigation of the van der Waals (vdW) interactions deduced from the Hamaker constant calculated on the basis of Lifshitz theory was presented. It was found that the surface energy as well as the work of adhesion between water and PANI/NPs across air increases with an increasing volume fraction of the TiO₂ and ZnO nanoparticles. Consequently, an increase in the Laplace pressure around the cavities/porosities was found, which leads to the enhancement of the specific contact surface between water and PANI/NPs. On the other hand, for the interactions between CdI₂ particles and PANI/NPs surface across water, we show that the interactions are governed principally by the attractive London dispersion forces. The vdW energy and force increase proportionally with the augmentation of the volume fraction of nanoparticles and of the radius of the CdI₂ particle. Particularly, the PANI/TiO₂ has been proved to be a better candidate for adsorption of cadmium iodide from water than PANI/ZnO.

Les élastomères diélectriques sont de plus en plus utilisés pour la réalisation des transducteurs dans de nombreux domaines industriels : interface haptique, robotique, biomimétisme, conversion d’énergie. Pour le fonctionnement de toutes ces applications, le polymère électroactif est soumis à une haute tension (de 1 à 10kV). Toutefois, le courant de fuite diminue l’efficacité et la durée de vie des dispositifs utilisant ces matériaux.Par ailleurs, une précontrainte mécanique (étirement) est généralement appliquée au polymère pour accroître l’efficacité énergétique dans la conversion mécanique-électrique. Les courants de fuite (et donc le champ de claquage du polymère) seront ainsi conditionnés par cette précontrainte et ce point doit faire l’objet d’une étude détaillée.L’objet de ce travail de thèse est de mener des analyses de courant de fuite sur des polymères électroactifs (élastomères polyacrylates du commerce VHB4910 et silicones Sylgard 186) non contraints et contraints mécaniquement pour évaluer l’amélioration ou la dégradation des performances électriques lorsqu’ils seront plus tard intégrés en géométrie électrode-polymère-électrode dans des transducteurs.Tout d’abord, nous avons mené une étude exhaustive sur l’influence des facteurs externes (étirement, température, champ électrique, nature de l’électrode) sur les propriétés électriques du polyacrylate VHB4910. Les études ont été réalisés sur des durées de polarisation courtes (quelques minutes) et longues (jusqu’à 15 heures). Au cours de ce travail, nous sommes également intéressés à l’étude du phénomène d’autocicatrisation sur le sylgard 186. Les tests ont été conduits pour différents types d’électrodes (or, aluminium, graphène, nanoplaquettes de graphène : GnP) déposées sur la surface de silicone. Une analyse par microscopie optique de la zone évaporée a été menée.La finalité de ces travaux aura permis d’optimiser des structures de récupération d’énergie électrostatique à base de polymères électroactifs.