Cette recherche s’attarde à comprendre l’effet des différents paramètres sur la mise en forme courbée de conduits en matériaux composites thermodurcissables pour y déterminer les meilleurs paramètres à utiliser dans le but de réduire les bris et de conserver le plus possible la forme ainsi créée. Parmi ceux-ci, il est question des paramètres de fabrications du conduit, de sa polymérisation, de son réchauffement avant la mise en forme courbée et de sa mise en forme elle-même. Pour comprendre l’effet des différents paramètres, des tests mécaniques (traction, compression), thermomécaniques (DSC, DMA) et de relaxation de contrainte à l’aide d’une instrumentation avec des jauges de déformation sont effectués. Ceux-ci révèlent des ajustements à apporter pour permettre un meilleur contrôle du procédé. Entre autres, le taux de polymérisation, l’angle d’orientation des fibres et la température de mise en forme sont les principaux facteurs importants pris en compte. En effet, la recherche révèle que plus la température de mise en forme courbée est près de la température de transition vitreuse du composite moins la forme courbée à tendance à se conserver. Cela est similaire avec l’orientation des fibres, plus elles sont orientées circonférentiellement plus ce problème est de taille. De plus, le taux de polymérisation a un impact considérable sur la déformation maximale et sur la rigidité à haute température.

Résumé: La maintenance des structures aéronautiques (fuselage, ailes) est une opération majeure très onéreuse. Elle requiert l'immobilisation des appareils ainsi que le démontage de certaines de leurs parties afin de procéder à leur inspection. Pour permettre une surveillance in situ, des capteurs et actionneurs ont peu à peu été intégrés aux structures aéronautiques. L'utilisation de capteurs et actionneurs sans fil est attirante du fait qu'elle n'implique pas de câblage des noeuds (gain de poids et de coût). Ces noeuds doivent néanmoins être auto-alimentés afin d'être réellement viables_ L'idée est donc de convertir l'énergie mécanique (vibrations) disponible dans les structures d'avions en électricité en utilisant des matériaux piézoélectriques. Les travaux effectués dans ce mémoire permettent d'évaluer le potentiel des récupérateurs d'énergie basés sur les déformations (différents des récupérateurs inertiels) pour alimenter des noeuds sans fil embarqués sur des structures d'avions. Pour cela, des modèles simples sont utilisés pour décrire le comportement dynamique typique des parties de l'avion : une poutre représente l'aile soumise à des charges aérodynamiques et une plaque représente un panneau de fuselage soumis à des champs de pression (bruit de jet et couche limite turbulente). Des matériaux piézoélectriques aussi différents que le PZT monolithique, le composite piézo-fibres et le Polyfluorure de Vinylidêne (PVDF) sont testés dans le but d'évaluer l'influence de leurs caractéristiques (taille, polarisation, capacité, forme des électrodes...) sur la puissance électrique récupérée. Les résultats montrent que pour une excitation aéronautique typique de la poutre (10 Hz et 56 udef), l'énergie produite est de l'ordre de 40 mi pour le PZT monolithique pour une durée de charge de 7 minutes. D'après la littérature, cette énergie est suffisante pour faire des transmissions RF (25 pi). Mais pour d'autres types d'excitations (par exemple le buit de bruit de jet des réacteurs d'avion), il faudra 25 minutes pour produire une énergie de 1 mJ pour le même type de piézoélectrique. L'inconvénient est qu'il faudra attendre de nombreuses secondes avant de charger la batterie du récupérateur d'énergie. Si l'on considère que plusieurs autres organes devront consommer de l'énergie en parallèle, le temps en chaque cycle pourra être de plusieurs minutes. Par conséquent, les récupérateurs d'énergie basés sur les déformations peuvent être utilisés pour alimenter des nœuds sans fil même s'ils ne permettent pas des mesures en temps réel. Cependant, cette approche est une manière simple et pratique de collecter de l'énergie que les autres types de récupérateurs (inertiel, solaire...) puisqu'elle nécessite seulement le collage du matériau piézoélectrique sur la surface vibrante. Enfin, il en ressortira des conseils de dimensionnement pour ce type de récupérateur afin d'en optimiser l'utilisation à partir d'une excitation donnée.||Abstract: Aerospace structural maintenance (fuselage, wings) is a major component of operational costs which requires aircraft to be grounded and some of its parts to be dismantled in order to proceed to inspection. In order to allow in situ monitoring, Structural Health Monitoring (SHM) has been proposed where sensors and actuators are integrated on the structure. To avoid extensive wiring of the nodes, wireless sensors and actuators are attractive but should be self powered to fully benefit from them. One idea is to convert the mechanical energy (vibrations) available all over an aircraft into electricity using piezoelectric materials. This work investigates the potential of strain-based energy harvesters (as opposed to inertial harvesters) to supply wireless nodes on typical aircraft structures. A simple model is used to describe typical dynamic behavior of aircraft components: a beam representing the whole wing subjected to aerodynamic loading and a plate representing a fuselage panel subjected to pressure fields (jet noise and turbulent boundary layer). Various configurations of piezoelectric materials are tested such as bulk PZT, PZT fiber composite and Polyvinylidene Fluoride (PVDF) in order to evaluate the influence of their characteristics (size, polarization, electrodes' shape, capacitance...) on the harvested power. The results show that for a typical aerospace excitation of the beam (10 Hz and 56 mudef), the energy produced is up to 40 mJ with bulk PZT for a 7 minutes loading time. From the literature, this appears sufficient for RF transmission (25 muJ). For other excitation sources (for instance jet noise), the energy produced is up to only 1 mJ with bulk PZT for a 25 minutes loading time. The drawback is that we should wait for several seconds in order to charge the harvester's battery. And, considering that many other components than the RF transceiver will require energy in the meantime, the time laps between two' measures could increase to several minutes. Therefore, strain-based energy harvester could be used for supplying wireless sensor nodes but they would not allow real time measurement. However this approach is a simple and convenient way to scavenge energy compared to other kinds of harvesters (inertial, solar...) since it amounts to bonding a piezoelectric material on a flexible surface. Some design advices are eventually proposed for this kind of harvesters. They could be used for designing a harvester able to produce desired power from a known excitation.[symboles non conformes]

Le SA-160 est un avion monomoteur biplace dont le fuselage est constitué d’un châssis en tubulure d’acier recouvert d’une peau en composites non structurale. Quoi que robuste et fiable, cet assemblage est coûteux à fabriquer et pèse près de 180 lbs (80 kg). Aviatech Services Techniques (AST) désire réduire le poids de la structure de l’appareil ainsi que son coût de fabrication en retirant l’arrière du châssis d’acier pesant à lui seul près de 40 lbs. La conception de la peau en composites a donc été revue dans le cadre de cette recherche, afin qu’elle puisse assurer un rôle structural pouvant compenser le retrait de l’arrière de la structure d’acier. Mis à part les modifications apportées au châssis, les nouvelles caractéristiques géométriques du fuselage sont les suivantes : - Ajout d’un plancher permettant de déposer et fixer les bagages; - Intégration du stabilisateur vertical au fuselage; - Ajout de cloisons internes augmentant la raideur globale du fuselage; - Points de fixation des mécanismes et surfaces de contrôle préservés. La fabrication de la peau de ce nouveau fuselage se fera par infusion au moyen de renforts en fibres de carbone et de verre ainsi qu’une résine d’époxyde pour l’infusion. Les propriétés structurales de ces matériaux ont été caractérisées et ont servi à faire la conception du fuselage au moyen de simulations par éléments finis. Selon ces simulations, le concept final peut résister aux cas de chargement statiques ultimes prescrits par Transport Canada, sans rupture et sans subir de flambage, et ce avec une rigidité similaire à celle du précédent fuselage. Le poids projeté du concept final est 151 lbs ce qui constitue une réduction de 26 lbs en incluant l’économie engendrée par l’intégration du stabilisateur vertical. La nouvelle structure permet donc de réaliser un gain intéressant avec une réduction de poids de 15% par rapport à la structure originale. Cette économie de poids permettra l’augmentation de la charge utile comme de l’essence, des bagages ou d’autres équipements. Une économie substantielle devrait être réalisée lors de la fabrication du châssis puisque le nombre de pièces soudées sera grandement réduit. La fabrication de la peau pourra être faite dans les anciens moules réutilisés mais nécessitera l’utilisation de matériaux avancés plus onéreux tels la fibre de carbone. De plus, la résine thermodurcissable choisie requiert une cuisson de 16 heures à 80°C ce qui augmentera la cadence de production par rapport à la cuisson à température ambiante. Ce procédé nécessitera toutefois l’acquisition d’un four de dimensions imposantes pour réaliser cette cuisson. Ce mémoire présente la démarche ayant mené à l’obtention du nouveau concept de fuselage pour le SA-160. Les résultats de cette recherche permettront à Aviatech d’effectuer a fabrication et la certification de cette nouvelle structure en vue de sa mise en production.

As we move into the twenty-first century, the renewal of our lifelines or deterioration of infrastructure becomes a topic of critical importance. The structures may have to carry larger loads, require change in building use, suffer steel corrosion problems, or errors made during the design or construction phases so that the structure may need to be repaired or strengthened before it can be used. The use of fiber reinforced polymers (FRP) in the last few years in various engineering application, forums and configuration offers an alternative design approach for the construction of new concrete structures and the rehabilitation of existing ones. The use of FRP materials for external strengthening of reinforced concrete (RC) structures has emerged as one of the most exciting and promising technologies in material and structural engineering. Externally bonded FRP reinforcement is relatively unprotected against impact, vandalism or severe environmental conditions. Their structural performance can be greatly affected by these drawbacks. But if the composite material is placed in slots inside the concrete cover some of these drawbacks can be overcome. This method is designated by Near Surface Mounted (NSM) method. Therefore, the presented work is carried out using this advantageous strengthening technique utilizing the non-corrodible FRP materials. My research involved both experimental and analytical investigations on the use of FRP systems for strengthening concrete structures using NSM techniques. The main objectives of my research were to (1) develop/utilize an NSM system composed of FRP bars and adhesives, (2) investigate the bond performance for the proposed NSM system, (3) investigate the effect of freeze and thaw cycles on the of the new proposed system, (4) study the flexural behaviour of RC beams strengthened with NSM FRP bars, (5) develop an analytical model using non-linear finite element analysis (ADINA) taking into consideration the interfacial behaviour between the concrete and FRP bars and (6) establish design recommendations for the use of FRP bars for the NSM method. To achieve these objectives, the research program was divided into two parts. The first part included the experimental work while the second part included the analytical work. The first part consisted of two phases. The first phase included the pullout testing of 76 C-shape concrete blocks including 16 conditioned blocks. The second phase included testing 20 flexural strengthened concrete beams using the NSM method. The second part included developing an analytical model to be used in a non-linear finite element program and to analyze and predict the behaviour of concrete beams strengthened for flexure using NSM FRP bars. The efficiency and accuracy of the model was verified by comparing its results to the experimental results. The developed analytical model was used to study the effect of different parameters. Test results are presented in terms of deflection, strain in the concrete, steel and FRP and modes of failure. Test results showed the superior performance of the proposed NSM FRP/adhesive system. The NSM system is able to increase both the stiffness and flexural capacity of concrete beams by approximately 100% over the unstrengthened one. The FEM was able to predict of the behaviour of the strengthened beams in flexure with NSM. Based on the experimental and analytical study, useful conclusions and recommendations for flexural strengthening with NSM FRP were provided.||Alors que nous entrons dans le XXIème siècle, la dégradation des infrastructures devient un sujet d'une importance cruciale. Les structures doivent supporter des charges plus grandes et subir des changements d'utilisation. En plus de cela s'ajoute les problèmes de corrosion de l'acier, des erreurs de conception et de construction, ce qui souvent nécessitent que la structure soit réparée ou renforcée, des fois même avant sa mise en service. L'utilisation de polymères renforcés de fibres (PRF) dans les dernières années dans divers domaines d'ingénierie a permis une avancée technologique, et leur utilisation dans la construction de nouvelles structures en béton ainsi que la réhabilitation des anciennes. L'utilisation de matériaux en PRF pour le renforcement externe des structures en béton armé est une technologie des plus prometteuses dans l'ingénierie structurale ou de matériaux. Cependant le renforcement par collage externe de PRF n'offre pas une bonne protection contre les chocs, le vandalisme ou les conditions environnementales sévères, ce qui pourraient affecter les performances structurales des éléments réhabilités. Ces inconvénients peuvent être surmontés si le PRF est inséré dans des rainures réalisées dans le recouvrement de béton. Cette méthode est appelée « mise en place d'Armatures Encastrées Près de la surface (AEPS)». Le présent travail s'articule autours de cette technique de renforcement utilisant des matériaux non corrodables. Mes travaux de recherches se focalisent sur l'utilisation des AEPS en PRF pour le renforcement des structures, et cela d'un point de vue expérimental et analytique. Les principaux objectifs de mes recherches sont: (1) développer/utiliser un système d'AEPS composé de barres en PRF et d'adhésif, (2) étudier les performance d'adhérence du système proposé, (3) étudier l'effet des cycles gel-dégel sur le système proposé, (4) l'étude du comportement en flexion de poutres en béton armé, renforcées avec des barres d'AEPS en PRF, (5) développer un modèle analytique utilisant des méthodes non-linéaires d'analyse par éléments finis (logiciel ADINA) en tenant compte du comportement de l'interface béton-barres en PRF, et (6) mettre en place des recommandations de calcul pour l'utilisation des barres en PRF comme AEPS. Pour atteindre ces objectifs, le programme de recherche a été divisé en deux parties. La première partie comprenait les travaux expérimentaux tandis que la deuxième comprenait des travaux d'analyse. La première partie elle même était constituée de deux phases. La première phase comprenait des essais d'arrachement direct de blocs de béton en forme de «C», dont 16 blocs conditionnés dans une chambre environnementale. Alors que la deuxième phase comportait des essais de flexion 20 poutres en béton armé, renforcés par des AEPS en PRF. La deuxième partie a consisté au développement d'un modèle analytique non-linéaire par éléments finis de façon à pouvoir analyser et prédire le comportement en flexion de poutres en béton armé, renforcées par des AEPS en PRF. L'efficacité et la précision du modèle ont été vérifiées en comparant ses résultats analytiques aux résultats expérimentaux. Le modèle analytique développé a été utilisé pour étudier l'effet de différents paramètres. Les résultats des tests sont présentés en termes de déflexion, de contraintes dans le béton, l'acier et le PRF et les modes de rupture. Les résultats des essais ont démontré les bonnes performances du système armatures PRF/adhésif proposé, ce dernier a permit d'augmenter à la fois la rigidité en flexion et la résistance des poutres en béton d'environ 100% par rapport à la poutre non renforcée. L'analyse par éléments finis a été en mesure de prédire le comportement en flexion des poutres renforcées avec des AEPS en PRF. Basé sur ces travaux, des conclusions et des recommandations utiles concernant le renforcement en flexion avec des AEPS en PRF ont été fournis.

The rise of nanotechnology industries has led to the design and production of new nano-scaled materials such as quantum dots, nano-metals, carbon nanotubes, fullerenes and a myriad of functionalised derivatives. Extensive work concerning well characterised pathogenic fibres has led to the development of a fibre paradigm that suggests respirable fibres vary in their ability to cause disease based on length and pulmonary bio-persistence. Induction of oxidative stress is also a central plank of the mechanism used to explain inflammatory, fibrotic and carcinogenic effects of fibres. The toxicity of different particle types has consistently been shown to depend upon particle size and surface area, reactive surface molecular groups, metal content, organic content and the presence of endotoxins. A growing body of work has begun to examine the potential pathogenicity of carbon nanotubes to the pulmonary system as a consequence of superficial similarities to known pathogenic particle and fibres. The aim of this thesis was to investigate the potential toxicity of two commercially manufactured multi-walled carbon nanotubes (MWCNT) compared to a panel of low and high toxicity particles and fibres. The pro-inflammatory nature of MWCNT was examined in vitro and in vivo to determine the effects they may exert in the pulmonary system. In aqueous solutions of phosphate buffered saline, saline and cell culture medium (with or without foetal calf serum supplementation) MWCNT were found to exist as tight aggregates even after sonication. Analysis of metal content of MWCNT by ICP-AES revealed the presence of a low percentage of non extractable residual iron. From analysis of MWCNT by electron spin resonance (ESR) the CNT were found to be ready producers of a free radical species, despite this MWCNT were not able to cleave plasmid DNA. Upon incubation with the alveolar epithelial cell line A549 MWCNTs did not cause noticeable toxicity but did dose dependently deplete total glutathione levels. No increase in production of the pro-inflammatory cytokine IL-8 could be detected at the level of protein or at the level of mRNA. Analysis of the levels (protein and mRNA) of the pro-fibrotic mediator TGF-β did not indicate induction of a fibrotic response to MWCNT. Neither were MWCNTs found to consistently activate the pro-inflammatory associated transcription factor nuclear factor kappa B (NF-κB). Upon instillation into the peritoneal cavity of mice MWCNT failed to induce a pro-inflammatory response in contrast to long amosite asbestos that induced an extensive inflammatory reaction. Analysis of the diaphragms of exposed animals revealed the induction by MWCNT of an apparent foreign body type reaction. Overall with limited processing and dispersion MWCNT were morphologically more akin to particles than fibres. Although apparently able to spontaneously generate ROS in aqueous solution this did not translate into a capacity to cause toxicity or a capacity to induce inflammation either in vitro or in vivo.

Carbon nanotubes (CNT) are a new form of industrially relevant nano-scale particle and are seen as the cutting edge of the burgeoning nanotechnology revolution which promises to impact on all our lives. Due to high length to diameter ratio, CNT are perhaps the most well known of a growing collection of high aspect ratio nanoparticles (HARN). However the production and use of carbon nanotubes has presented an interesting toxicological question based on its structure and raised the question ‘are carbon nanotubes like asbestos?’. Few people are unaware of the devastating global pandemic of diseases caused by asbestos and similarities in needle-like shape between asbestos and nanotubes have raised fears that nanotubes may mimic asbestos-type disease. The purpose of this study was to investigate this link, based on the wealth of information known about the toxic effects of certain forms of fibre on the respiratory system. From this we hope to identify those carbon nanotubes which are hazardous whilst not prejudicing the use of those industrially relevant materials which can be used safely. Within fibre toxicology there exists a central paradigm which outlines the main properties a fibrous particle must possess if it is to exert pathogenic effects in the body. This paradigm outlines the importance of length, thinness and biopersistence to a fibre and an absence of one or more of these attributes results in a loss of pathogenicity. We took this paradigm and, using suitable asbestos and non-asbestos controls, applied it various morphological forms of carbon nanotubes using an in vivo model. The resultant data demonstrates for the first time that asbestos-like pathogenic behaviour associated with carbon nanotubes is closely linked to the morphology of the nanotubes and their aggregates. Specifically our results showed that CNT which possessed a long, straight length were highly inflammogenic and fibrogenic within the peritoneal cavity of mice; a model sensitive to the pathogenic effects of fibres. As well as length, the importance of biopersistence in the pathogenesis of fibrous particles has been known for many years and is a central attribute affecting the pathogenicity of fibres. Amphibole asbestos is known to be durable, a commercially exploited attribute and as such is biopersistent in the lung which is a key feature of its pathogenicity. Glass fibre on the other hand is bio-soluble, and whilst long and inhalable, does not cause significant disease due to its lack of biopersistence. Based on the grapheme structure of CNT which impart exceptional strength and rigidity and the chemical inertness of carbon we would hypothesis that CNT would be biopersistent and therefore fulfil another of the criteria of the fibre pathogenicity paradigm (FPP). Our aim therefore has been to establish the durability of CNT against fibrous particles of known durability using a synthetic solution maintained at a pH to simulate the lung environment. Using a range of 4 CNT and using both durable and non-durable fibres such as amphibole asbestos and glass fibre to bench mark our result; we demonstrated that 3 of the 4 CNT tested displayed exceptional durability whilst the fourth lost approximately 30% of its mass during the experiment with concomitant reduction in pathogenicity. As well as length and biopersistence, the surface of a particle has been shown to contribute to the overall toxicity of a particle and in certain circumstances, such as that of quartz, the surface of the particle can be the biologically active component. In the case of carbon nanotubes, surface functionalisation is commonly used for various endpoints including the addition of various tags and labels for tracking. As such our further aim was to investigate the relationship between the length-dependent pathogenicity of a fibre sample and the surface of the fibre. By using different forms of functional groups attached to the surface of a pathogenic carbon nanotube we aim to critically test if the level of inflammation and fibrosis triggered in vivo can be altered by simple alteration of the surface. Our results showed that surface modification of CNT could alter the inflammogenic and fibrogenic effects of CNT which may have important implications when considering the hazard assessment of functionalised HARN. As CNT are not the only form of fibrous nanomaterial and within this project we also attempted to determine the applicability of the FPP to further high aspect ratio nanomaterials. In order to do this we set out to determine the generality of this hypothesis by asking whether nickel nanowires, a radically different form of HARN to CNT, show length-dependent pathogenicity. Nickel oxide nanowires synthesised to be predominantly long (>20 μm) act similarly to amphibole asbestos in showing the ability to elicit strong inflammation in the mouse peritoneal model in a dose dependent manner; inflammation was not seen with the short (<5 μm) nanowires. In summation, the results from this study are the first to show that long HARN can indeed behave like asbestos when in contact with the sensitive mesothelium. This study suggests a potential link between inhalation exposure to long nanotubes and asbestos-related disease, especially mesothelioma and as such this may have immediate implications across many disciplines if care is to be taken to avoid a long term legacy of harm.

Thesis (PhD (Chemistry and Polymer Science))--University of Stellenbosch, 2010. / ENGLISH ABSTRACT: The distribution of different free chemical functional groups on wood and pulp fibres was determined by means of atomic force microscopy (AFM) with chemically modified tips. Because these functional groups show a higher affinity to similar groups on the substrate surface during scanning, AFM images were recorded using an additional digital pulsed-force mode (DPFM) controller. This allowed the distribution of the chemical components to be imaged and to a degree, also to be quantified. The investigated tip coatings showed different sensitivities towards the major chemical components present in wood fibres. These components were determined on spin-coated films as well as wood fibres. It was possible to make a clear distinction between cellulose and lignin in both cases. This technique could therefore be used to differentiate between cellulose and lignin present on pulp fibre surfaces and to confirm the successful removal of lignin by pulping. The chemical composition of wood fibres and fibre surfaces of several acacia and eucalyptus species, and hybrids originating from various growth sites in South Africa, are compared. The objective was to determine the differences in chemical surface composition due to genetics or site. The motivation for this was to eventually facilitate a tailor-made supply of wood for pulping which results in an optimal blend of fibres that can be pulped together with similar yields. This, however, first requires a sound knowledge of the fibre properties. The surface functionality on the single fibre level is a key property because it determines how good inter-fibre bonding will be when paper is formed, which in turn depends to a large degree on the amount of free hydroxyl groups that are available and therefore on the cellulose content on the fibre surface. The cellulose and lignin contents on the fibre surface were determined with chemical force microscopy (CFM), a variation of AFM. CFM involves the use of chemically modified tip using selected functional groups. Since, the general bulk composition of the fibre and the surface composition differ, both parameters were determined. Significant differences in the cellulose and lignin content on fibre surfaces were found, with regard to genotype and site, respectively. In some, but not all, cases the surface composition of wood fibres followed the bulk composition and differences were generally more pronounced. Differences due to genotype were significant, especially with regards to the surface lignin content - but variation due to site was also distinctly recognisable. This variation in surface functionality could be the reason why some pulpwood blends result in a lower pulp yield and different quality. / AFRIKAANSE OPSOMMING: Die verspreiding van verskillende vrye chemiese funksionele groepe op hout en pulpvesels is bepaal deur middel van atoomkragmikroskopie (AFM), met chemies-gemodifiseerde punte (tips). Omdat hierdie funksionele groepe 'n hoër verwantskap tot soortgelyke groepe op die substraat se oppervlak gedurende skandering toon, kan AFM-beelde wat met 'n addisionele digitalepulskragmodusbeheerstel bepaal word dit moontlik maak om die verspreiding van die chemiese komponente uit te beeld en tot op ‘n sekere vlak te kwantifiseer. Die ondersoekte punt-oppervlakmiddels het verskillende sensitiwiteite teenoor die hoof chemiese komponente in die houtvesels en spin-bestrykte films getoon. 'n Duidelike onderskeid kon in beide gevalle tussen sellulose en lignien gemaak word. Hierdie tegniek kon dus gebruik word om te onderskei tussen sellulose en lignien wat op die pulpveseloppervlak teenwoordig was en om die suksesvolle verwydering van lignien gedurende die pulpproses (pulping) te bevestig. In hierdie studie is die chemiese samestelling van houtvesels en die veseloppervlaktes van verskeie akasia en eucalyptus spesies, asook dié van gekruisde spesies wat van verskeie werfliggings in Suid-Afrika afkomstig is, vergelyk. Die doel was om te toets vir verskille in chemiese oppervlaksamestellings, wat veroorsaak kan word deur genetika of werf verskille, met die uiteindelike mikpunt om ‘n spesiaal-gemaakte voorraad van hout vir pulping te fasiliteer, wat kan lei tot 'n optimale mengsel van vesels wat saam gepulp kan word met soortgelyke opbrengs. Dit vereis natuurlik 'n goeie kennis van die veseleienskappe. Die oppervlakfunksionering van enkel vesels is ‘n kritiese eienskap omdat dit bepaal hoe goed interveselverbindings sal wees wanneer papier gevorm word. Dit hang tot ‘n groot mate af van die hoeveelheid vry hydroksielgroepe wat beskikbaar is en dus ook van die sellulose inhoud op die veseloppervlak. Die sellulose- en lignieninhoud op die veseloppervlak is bepaal met chemiese kragmikroskopie – 'n variasie van atoomkragmikroskopie. Omdat die algemene grootmaat samestelling van die vesel en die oppervlaksamestelling mag verskil, is altwee parameters bepaal. Beduidende verskille in die sellulose- en lignieninhoud, met betrekking tot genotipe en werfligging, op veseloppervlaktes is gevind. In sommige, maar nie alle, gevalle het die oppervlaksamestelling van houtvesels ooreengestem met die grootmaatsamestelling, en verskille was oor die algemeen meer beduidend. Verskille as gevolg van genotipe was beduidend, veral met betrekking tot die oppervlak lignieninhoud, maar variasie as gevolg van werfligging was ook duidelik herkenbaar. Hierdie variasie in oppervlakfunksionering kan die rede wees hoekom sommige pulp–hout mengsels lei tot 'n laer pulpopbrengs en verskille in kwaliteit.

In this thesis I describe experimental work and present data on the guiding of Rubidium atoms along free-space propagating light beams as well as within hollow core glass fibres, namely photonic crystal fibres. I describe experiments, laser systems and vacuum trap assemblies designed to facilitate this guiding. These experiments are intended to aid progression within the field of cold atom guidance wherein narrow diameter, long distance hollow-fibre guides are a current goal. Realisation of these guides could lead to promising applications such as atom interferometers and spatially accurate, multi-source, atom depositors. Herein, guided fluxes are observed in free-space guiding experiments for distances up to 50mm and up to 10GHz red-detuning from resonance. Additionally hollow-core, Kagome structured, quasi- and true-photonic crystal fibres are characterised. Finally a number of detailed fibre-guiding magneto-optic traps are developed. Both cold atomic-beams and cold atomic clouds are reliably positioned above fibre entrance facets in conjunction with a guiding laser beam coupled into the fibre core. Issues regarding optical flux detection outwith fibre confinement appear to have hindered observation of guided atoms. A far more sensitive detection system has been developed for use in current, ongoing fibre-guide experiments.

Examensarbetet Binary surfaces - ljusemitterande textiler för inredningssammanhang är ett undersökande arbete om hur fiberoptik kan användas i vävda strukturer. I arbetet har de parametrar som påverkar mötet mellan fiberoptik och väv, samt de möjligheter de tillsammans skapar utforskats. Resultatet är två exempel på tyger vävda med fiberoptik i kombination med mer traditionella textila material. Exemplen är framtagna för inredningssammanhang och visas som en rumsavdelare och som yttertyg på sittmöbler. / The thesis Binary surfaces - light-emitting textiles for an interior design context is an investigative work on how optical fibres can be used in woven structures. The work explores the different parameters that affect the interaction between optical fibres and weaving, and the possibilities they create together. The result is two examples of fabrics woven with optical fibres in combination with more traditional textile materials. The examples are designed for an interior context and are shown as a room divider and as outer fabric on seating furnishing.

Ce travail de thèse concerne l'étude des propriétés électrochimiques des fibres de nanotubes de carbone (NTC). D'une part, nous nous sommes intéressés à leurs caractéristiques en tant que nouveau capteur analytique. Pour cela, une procédure de fabrication de microélectrodes au comportement stable et reproductible a été mise en place. Puis leur comportement analytique intrinsèque fut caractérisé avant de procéder à des modifications de surface pour les rendre plus sélectives. D'autres part, nous nous sommes intéressés aux propriétés électromécaniques des fibres de NTC, soit leur comportement en tant qu'actionneur électrochimique capable de générer une déformation mécanique en réponse à une injection de charge électrique. Nous avons caractérisé leurs performances en terme de contrainte et déformation mécanique générée. Des voies d'optimisation ont été investies. Enfin, nous montrons l'influence que peut avoir l'alignement des NTC au sein de la fibre sur leur propriétés. Ces premières investigations électrochimiques concernant les fibres de NTC, ouvrent de nombreuses voies d'applications prometteuses vers des systèmes analytiques (capteurs, biocapteurs) mais aussi mécaniques (robots, outils chirurgicaux, muscle artificiel) performants et fiables.