Multiscale theoretical and computational modeling of the synthesis, structure and performance of functional carbon materials
Notice bibliographique
Résumé
Les matériaux fonctionnels à base de carbone ou composés d'une matrice de carbone, incluant les matériaux dopés par des métaux de transition, sont largement utilisés dans le domaine de la catalyse par l'hydrogène et sont présentement développés pour des applications dans l'emmagasinage d'hydrogène. Le but premier de ce travail de thèse est d'acquérir des connaissances fondamentales et des détails quantitatifs sur : (i) la chimie de leur mode de synthèse, (ii) leur microstructure et leur composition chimique et (iii) leur fonctionnalité, en utilisant des modélisations à différentes échelles ainsi que des méthodologies de simulation. Le palladium et le palladium (II) acétyl acétonate sont respectivement le métal de transition et son précurseur d'intérêt. Une approche de modelage ab initio consistant en une implantation d'une onde planaire pseudo-potentielle dans la théorie de densité fonctionnelle de Kohn-Sham, combinée à une dynamique moléculaire de Car-Parrinello, a été mise en application afin de modéliser l'étape de dopage par le palladium dans la synthèse de matériaux à base de carbone ou composés d'une matrice de carbone et ses interactions avec les atomes d'hydrogène. La structure électronique est analysée à l'aide de la fonction de localization par électron et, lorsque nécessaire, les interactions dynamiques de l'hydrogène ont été accélérées et le bilan énergétique des interactions a été calculé en utilisant des techniques méta-dynamiques. Les pseudo-potentiels de palladium sont testés et validés quant à leur utilisation dans un environnement d'hydrocarbures par des simulations corroborant la stucture crystalline du palladium (II) acétyl acétonate observée expérimentalement. Des hypothèses expérimentales de longue date sur le dopage par le palladium ont été confirmés et de nouvelles considérations fondamentales en lien avec leur chimie moléculaire ont été révélées. La cinétique, les mécanismes et les barrières et empreintes énergétiques de l'adsorption de l'hydrogène ainsi que sa migration et sa désorption du complexe de palladium et de matériel à base de carbone ou composé d'une matrice de carbone ont été mis de l'avant pour une première fois. Les effets du dopage par le palladium et de la procédure de synthèse sur la structure poreuse de fibres de carbones activées par le dopage par le palladium sont quantifiés par une application d'une nouvelle méthode mécanique statistique sur les isothermes de physisorption expérimentales. Les inconvénients des méthodes conventionnelles d'analyse de structures poreuses basées sur l'adsorption sont démontrées. Puisque les fonctionnalités des matériaux à base de carbone dépendent fortement de leur microstructure, un modèle basé sur la thermo-poro-mécanique, servant à expliquer et prédire l'adsorption induite par les déformations au niveau de la microstructure, est développé et validé. Une explication au niveau moléculaires des tendances observées expérimentalement quant à la déformation est également proposée. En résumé, ce travail de thèse propose une étude scientifique compréhensible des matériaux fonctionnels à base de carbone ou composés d'une matrice de carbone en intégrant : (i) un modelage ab initio du dopage par le palladium et de l'interaction avec les atomes d'hydrogène, (ii) un calcul de la structure des pores basé sur les données issues des études expérimentales sur la physisorption, et (iii) un modelage statistique au niveau du continuum mécanique de l'adsorption induite par la déformation.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».