Photoluminescent Lanthanide-based Materials for Probing Temperature and Pressure for Further Tribological Applications - TEL - Thèses en ligne
Thèse Année : 2023

Photoluminescent Lanthanide-based Materials for Probing Temperature and Pressure for Further Tribological Applications

Matériaux photoluminescents à base de lanthanide pour la mesure de la température et de la pression en vue d'applications tribologiques ultérieures

Résumé

Accurate measurement of local temperature and pressure in tribological contacts has long been a challenge. The development of non-contact photoluminescent nanosensors has offered new possibilities for precise and non-intrusive measurements in tribology. This thesis develops rare-earth-based photoluminescent sensors for the local temperature and pressure measurement in frictional contacts. Gadolinium orthovanadate upconversion nanoparticles (NPs) doped with Yb3+ and Er3+ are synthesized and exhibit reversible sensitivity to temperature (20-300°C) thanks to the luminescent intensity ratio (LIR) of the Er3+ emission. The uncertainty in temperature calibration caused by laser-induced heating is corrected. The independence of temperature calibration from pressure is verified in a fluid suspension subjected to a hydrostatic pressure up to 1GPa. In addition, a new method of pressure sensing is proposed using LIR of Tb3+/Eu3+ emission from a β-diketonate complex. Under hydrostatic below 700 MPa, the Ln complex exhibits excellent sensitivity and reversibility. A prior temperature calibration is required to correct the sensitivity of the LIR of this complex to the temperature for pressure sensing. These sensors have potential applications for accurate measurement of temperature and pressure in tribological systems.
La mesure précise de la température et de la pression locales dans les contacts tribologiques est un défi de longue date. Le développement de nanosondes photoluminescentes a offert de nouvelles possibilités de mesures précises, et non intrusives en tribologie. Cette thèse développe des sondes photoluminescentes à base de terres rares pour la mesure locale de la température et de la pression dans des contacts tribologiques. Des nanoparticules à conversion ascendante d’orthovanadate de gadolinium GdVO4 dopées Yb3+ et Er3+ sont synthétisées ; elles présentent une sensibilité réversible à la température (20-300°C) grâce au rapport d'intensité luminescente (LIR) de l'émission des ions Er3+. L'incertitude de la détection de température causée par le chauffage induit par laser est corrigée. L'indépendance de la calibration de la température par rapport à la pression est vérifiée dans une suspension fluide soumise à une pression hydrostatique allant jusqu'à 1 GPa. En outre, une nouvelle méthode de détection de la pression est proposée en utilisant le LIR de l'émission de Tb3+/Eu3+ dans un complexe de β-dikétonate. Sous une pression hydrostatique inférieure à 700 MPa, le complexe de Tb3+/Eu3+ présente une excellente sensibilité sans hystérésis. Un étalonnage préalable de la température est nécessaire pour corriger la sensibilité du LIR de ce complexe à la température pour la détection de pression. Ces sondes photoluminescentes présentent un potentiel d’application pour la mesure précise de la température et de la pression dans des systèmes tribologiques.
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Thèse Yujiao ZHOU 2023_Vf(NNT).pdf (8.17 Mo) Télécharger le fichier
Origine Fichiers produits par l'(les) auteur(s)

Dates et versions

tel-04247287 , version 1 (18-10-2023)
tel-04247287 , version 2 (12-01-2024)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04247287 , version 2

Citer

Yujiao Zhou. Photoluminescent Lanthanide-based Materials for Probing Temperature and Pressure for Further Tribological Applications. Chemical Sciences. Université Claude Bernard - Lyon 1, 2023. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-04247287v2⟩
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