Cette thèse concerne la caractérisation expérimentale d’un sable limoneux provenant du barrage de Livet – Gavet (38) dans le cadre du projet ANR TerreDurable avec plusieurs objectifs : 1- Caractériser au travers d’essais de laboratoire le comportement hydromécanique d’un sable fin limoneux (sol A1 dans la classification GTR) en fonction de son état de saturation. Lors de cette étude, un accent particulier est porté sur la caractérisation de ce comportement dans le domaine proche de la saturation. 2- Interpréter le comportement hydrique du matériau sur chemin de drainage – imbibition en relation avec l’analyse de sa microstructure. 3- Fournir d’un point de vue général une base de données et d’analyses exhaustive permettant le développement et la calibration de modèles de comportement des sols fins proches de la saturation, en particulier en considérant des chemins de chargement hydromécanique complexes. Pour l’ensemble de cette étude, le matériau est considéré sous deux états : soit à l’état de pâte (matériau normalement consolidé) préparée à une teneur en eau proche de la limite de liquidité, soit sous forme compactée (matériau sur-consolidé) à différentes énergies de compactage et différentes teneurs en eau initiales. / This thesis concerns the experimental characterization of a silty sand from the Livet - Gavet dam (38) as part of the ANR TerreDurable project, for following objectives: 1- Through laboratory tests, characterize the hydro-mechanical behaviour of a fine silty sand (Type A1 in the GTR classification) according to its saturation state. In this study, particular emphasis is placed on the characterization of this behaviour in the near-saturated domain. 2- Interpret the water behaviour of material on the drainage - imbibition cycles, in relation to the analysis of its microstructure. 3- From a general point of view, provide a comprehensive database and analysis allowing the development and calibration of models of near-saturated fine soil's behaviour, in particular, by considering complex hydro-mechanical loading paths. For all tests in this study, the material is considered in two states: either in the state of paste (normally consolidated material) prepared at water content close to the limit of liquidity, or in compacted state (over consolidated material) at different compaction energies and different initial water contents.

L'objectif principal de cette thèse concerne l'étude, par une approche multi-échelles, du comportement des<br />pierres de monuments vis-à-vis de l'altération. A cet effet, deux pierres de construction, dont certaines<br />caractéristiques principales sont assez semblables (porosité totale, résistance mécanique), sont étudiées : le<br />tuffeau blanc, qui est largement employé dans les constructions des châteaux du Val de Loire, et la pierre de<br />Sébastopol, utilisée en région parisienne.<br />Tout d'abord, une observation des différents types de dégradations rencontrées in-situ ainsi qu'une étude de<br />cas sur une pierre altérée naturellement ont été réalisées afin de constater les différentes morphologies<br />d'altération et d'identifier l'eau comme l'agent vecteur des phénomènes d'altération.<br />Dans un second temps, une caractérisation multi-échelles a été effectuée afin de bien connaître les pierres<br />non-altérées du point de vue de leur constitution minéralogique, de la morphologie de leur milieu poreux et<br />surtout de leurs propriétés hydriques (capacité de rétention d'eau, propriétés de transfert de l'eau sous forme<br />liquide et sous forme vapeur) mais aussi de leur comportement hydro-mécanique.<br />La dernière partie est consacrée à la durabilité des pierres mises en oeuvre avec l'étude de la compatibilité<br />entre les matériaux utilisées en restauration. En effet, le comportement des pierres durant un essai de<br />vieillissement artificiel est comparé. La réaction différente des deux pierres face à ce même processus<br />d'altération est à relier directement à leurs propriétés hydriques très dissemblables. En dernier lieu, une<br />formulation et une caractérisation hydro-mécanique de joints de mortier est proposée afin de déterminer les<br />critères de compatibilité entre le mortier et les pierres en oeuvre.

Ce mémoire de thèse rapporte des résultats sur deux problèmes de la physique des mousses aqueuses tridimensionnelles : le transport de fluide par imbibition capillaire et la rhéologie. Ils sont tous deux traités par une approche physico-chimique et multi-échelles, les mesures en volume étant reliées à des mesures aux interfaces gaz / liquide. Lors de ce travail, les types de tensioactif et de gaz ont été variés de façon à contrôler les propriétés interfaciales. En plus de ces paramètres, l'effet de la fraction volumique de liquide a été étudié.<br />Les caractéristiques de l'imbibition capillaire ont été mesurées par des techniques optiques et électriques au cours de vols paraboliques, permettant de supprimer la composante gravitationnelle du drainage. Les équations théoriques décrivent correctement les résultats expérimentaux en dessous d'une fraction volumique de liquide de 0,12. Au delà, j'ai calculé une nouvelle équation pour tenir compte d'une autre répartition du liquide dans la mousse. Des résultats d'essais techniques liés à l'avancement de programmes ESA / CNES sont également exposés.<br />La rhéologie a été mesurée en modes oscillatoire et continu. Le premier mode permet d'attribuer l'origine de la viscoélasticité des mousses aqueuses à la pression de Laplace, avec une possible correction par l'épaisseur des films. En outre, j'ai développé un modèle basé sur l'analogie de la fraction volumique de liquide à une température. Le second mode, assisté par la DWS (Diffusing-Wave Spectroscopy), permet de relier l'écoulement macroscopique à des réarrangements microscopiques, tout en tenant compte du glissement en paroi. Des phénomènes de dilatance ont été mis en évidence pour la première fois dans les mousses. Ils conduisent à des écoulements de la phase liquide, qui semblent être contrôlés, à première vue, par les mêmes paramètres que les écoulements de drainage.

Ce travail de thèse expérimental porte sur les dynamiques d'imbibition en milieu confiné. Cette situation survient lorsque un fluide mouillant les parois d'un solide vient déplacer un second fluides non-miscible. La divergence des contraintes visqueuses au niveau de la ligne de contact avec le solide complexifie la description de la forme et de la dynamique d'invasion du ménisque qui ne peut se résumer, même aux échelles macroscopique du confinement solide, à l'avancement d'un front liquide homogène. L'absence de longueur caractéristique intrinsèque aux fluides nécessite de tenir compte des couplages entre écoulement et forme des interfaces à toutes les échelles, depuis le nanomètre (interactions moléculaires) jusqu'à l'échelle du confinement (une centaine de micromètres dans nos expériences). Ce caractère multi-échelle est au centre des travaux effectués durant cette thèse. A l'aide du développement de nouveaux outils micro-fluidiques, nous étudions quantitativement l'imbibition dans une géométrie de type Hele-Shaw. Une étude à la fois expérimentale et numérique nous permet de mettre en évidence l'existence d'une nouvelle transition d'entrainement. Une étude complète du modèle numérique nous permet ensuite d'unifier ce nouveau mode avec celui reporté jusqu'à présent dans la littérature. Nous nous intéressons aussi à l'imbibition dans des réseaux poreux modèle. Nous identifions alors expérimentalement un nouveau mode d'invasion généralisant l'entrainement obtenu précédemment. Ce scénario est piloté par l'écoulement en film de coin autour des obstacles constituant le poreux. Nous proposons alors un critère géométrique simple pour discriminer les différents modes d'invasions.

Tesis por compendio / [ES] La alcaparra (Capparis spinosa L.) es un arbusto característico de la región mediterránea, del que se aprovechan sus botones florales y frutos. Uno de los inconvenientes más importantes para su cultivo es la dificultad en su propagación. El fruto es una baya con muchas semillas, que presentan un porcentaje de germinación que no supera el 5%. Las semillas son de color marrón oscuro, de 2 a 3 mm y la cubierta tiene una capa lignificada con paredes radiales engrosadas. La baja germinación se relaciona con distintos tipos de latencia, que no ha sido científicamente atribuida a ningún tipo concreto. El objetivo de esta tesis es estudiar las distintas fases del proceso de germinación para determinar el tipo de latencia, cómo superarla, y establecer pautas para una propagación viable mediante semillas. Los ensayos se realizaron en el Departamento de Producción Vegetal de la Universitat Politècnica de València, utilizando semillas de producción propia y de lotes comerciales. Para determinar el tipo de latencia, se estudió el proceso de imbibición durante la germinación, la resistencia mecánica de la cubierta seminal y el endospermo frente a la protusión de la radícula, y el efecto de la aplicación de giberelinas. La absorción de agua sigue las dos primeras fases del modelo trifásico típico de absorción de agua en la germinación y la hidratación comienza por la región hilo-micropilar. La imbibición no es un factor limitante para su germinación, alcanzando un contenido de humedad del 32%, con el que se obtienen porcentajes de germinación superiores al 90%. Por tanto, no tienen una cubierta impermeable al agua, es decir, no muestran latencia física. Las semillas comerciales presentan menor viabilidad y germinación que las de producción propia, lo que se ha evidenciado con el deterioro en la cubierta seminal que se relaciona con los procesos de extracción, limpieza y almacenamiento. Para obtener altos porcentajes de germinación se requiere el uso de giberelinas, lo que indica la presencia de latencia fisiológica. Se recomienda el uso de 500 mg L-1 de ácido giberélico (AG) para humedecer el sustrato de germinación. El AG desencadena el incremento del contenido de giberelinas activas endógenas y la disminución del ácido abscísico. La germinación consta de dos eventos separados temporalmente, el agrietamiento de la cubierta, en el área hilo-micropilar y luego la perforación del endospermo micropilar, por donde emerge la radícula. Las giberelinas activas no disminuyen la fuerza de punción para perforar el endospermo, sino que aumentan el potencial de crecimiento del embrión, logrando una mayor germinación y en menor tiempo. La viabilidad y germinación de semillas recién extraídas de frutos recolectados en su dehiscencia alcanzan valores muy elevados. Si la recolección de los frutos se retrasa y la pulpa se seca, la viabilidad y la germinación disminuyen, por lo que, como regla general, se aconseja recolectar los frutos al menos una vez por semana, e inmediatamente extraer las semillas y ponerlas a germinar. En el ensayo de flotación, las semillas que flotan y que presentan buena germinación son muy pocas (0.24%), por lo que se recomienda desecharlas. La germinación no es afectada por la iluminación con diferentes longitudes de onda, por lo que puede realizarse en oscuridad, lo que puede suponer un ahorro económico para semilleros comerciales. La irradiación con láser He-Ne durante tiempos cortos de exposición mejora el porcentaje de germinación en semillas previamente humedecidas, pero no sustituye a la adición de AG al sustrato, complementando su efecto. Con la ultrasonicación se escarifica la testa sin afectar al tegmen, y se acelera la imbibición inicial, aunque la humedad alcanzada en las semillas es la misma que en el control. Existe una correlación lineal y negativa, entre la germinación y la temperatura alcanzada con estos tratamientos. / [CA] La tàpera (Capparis spinosa L.) és un arbust característic de la regió mediterrània, que s'aprofita pels seus botons florals i fruits. Un dels principals inconvenients que presenta el seu cultiu, es la dificultat que presenta la seua propagació. El fruit és una baia que té moltes llavors, que presenten una germinació que no sol superar el 5%. Les llavors són de color marró fosc, mesuren 2 - 3 mm, i la coberta té una capa lignificada amb parets radials engrossides. La baixa germinació s'ha relacionat amb diferents tipus de latència, però fins ara no ha estat científicament atribuïda a cap tipus concret. L'objectiu d'aquesta tesi és estudiar les diferents fases de la germinació per determinar el tipus de latència, com superar-la, i establir les pautes per a una propagació viable mitjançant les seves llavors. Els assajos s'han realitzat en el Dep. Producció Vegetal de la Universitat Politècnica de València, utilitzant llavors de producció pròpia, i de lots comercials. Per determinar el tipus de latència, s'ha estudiat el procés d' imbibició que es produeix durant la germinació, la resistència mecànica que exerceixen la coberta seminal i l'endosperma enfront de la protrusió de la radícula, i l' efecte de l'aplicació de gibberel·lines. L'absorció d'aigua segueix les dues primeres fases del model trifàsic típic d'absorció d'aigua en la germinació, i la hidratació comença per la regió micropilar. La imbibició no és un factor limitant per a la seua germinació, aconseguint un contingut d'humitat del 32%, permet percentatges de germinació superiors al 90%. Per tant, les llavors no tenen una coberta impermeable a l'aigua, és a dir, no mostren latència física. Les llavors comercials presenten menor viabilitat i germinació que les de producció pròpia, relacionat amb el seu deteriorament, que ha estat evident a la coberta; conseqüència dels processos d'extracció, neteja i emmagatzematge. Per obtenir alts percentatges de germinació es requereix l'ús de gibberel·lines, la qual cosa indica la presència de latència fisiològica. Es recomana l'ús d'una solució de 500 mg L-1 d'àcid gibberèl·lic (AG). L'AG desencadena l'augment del contingut de gibberel·lines actives endògenes i una disminució d'àcid abscísic. La germinació consta de dos esdeveniments separats temporalment, l'esquerdament de la coberta, que comença a l'àrea micropilar i a continuació es produeix la perforació de l'endosperma micropilar, per on emergeix la radícula. Les gibberel·lines actives no disminueixen la força de punció necessària per perforar l'endosperma, sinó que augmenten el potencial de creixement de l'embrió, aconseguint major germinació i en menor temps. La viabilitat i el percentatge de germinació de les llavors obtinguts de fruits recol·lectats en la seva dehiscència assoleixen valors molt elevats. Si la recol·lecció dels fruits es retarda i la polpa s'asseca, la viabilitat i la germinació disminueixen, per la qual cosa, com a regla general, per a la producció de llavor comercial s'aconsella recol·lectar els fruits almenys una vegada per setmana, i immediatament extreure les llavors i posar-les a germinar. En l 'assaig de flotació, les llavors que floten i que presenten capacitat germinativa són molt poques (0,24%), recomanant-se rebutjar les llavors flotants. La germinació no és afectada per la il·luminació amb llums de diferents longituds d'ona, per la qual cosa la germinació pot realitzar-se en foscor, i, pot suposar un estalvi econòmic en planters comercials. La irradiació amb làser He-Ne durant temps curts d'exposició millora el percentatge de germinació de les llavors prèviament humitejades, però no substitueix l' addició d'AG al substrat, sinó que complementa el seu efecte. Amb la ultrasonicació, s'escarifica la testa sense afectar el tegmen i s'accelera la imbibició inicial, però la humitat assolida en les llavors és la mateixa que el control. Hi ha una correlació lineal i negativa, entre la germinació i la temperatura assolida amb estos tractaments. / [EN] The caper (Capparis spinosa L.) is a shrub characteristic of the Mediterranean region. It is use for its flower buds and fruits. One of the main drawbacks of its cultivation, is the difficulty presented by its propagation, both vegetative and through seeds. The fruit is a berry containing many seeds, these have a very low germination percentage, which usually is at most 5%. The seeds are dark brown colour, measure 2 - 3 mm, and the cover has a lignified layer with thickened radial walls. Low germination power has been linked to different types of dormancies, but, it has not been scientifically attributed to any specific type. This thesis aims to study the different phases of the germination process to determine the type of dormancy, how to overcome it, and to establish guidelines for viable propagation through their seeds. The tests have been carried out in the Universitat Politècnica de València Plant Production Department, mainly using own-produced seeds, and seeds from commercial lots. To determine the type of dormancy, the imbibition process that occurs during germination has been studied, as well as the mechanical resistance exerted by the seed coat and the endosperm against the protrusion of the radicle and the effect of the external gibberellins application. Water uptake follows the first two phases of the typical three-phase water uptake pattern in seed germination, and seed hydration begins in the hilum-micropillar region. Imbibition is not a limiting factor for germination, reaching a moisture content of 32%, which allows germination percentages higher than 90%. Therefore, caper seeds do not have a waterproof coat; that is, they do not show physical dormancy. Commercial seeds showed lower viability and germination than those of own production, which has been related to seed deterioration. This deterioration, which has been evident in the seed coat, is related to their extraction, cleaning, and storage processes. Obtaining high percentages of germination requires gibberellins, which indicates the presence of physiological dormancy. The use of 500 mg L-1 of gibberellic acid (GA) is recommended to moisten the germination substrate. GA triggers an increase in endogenous active gibberellins content and a decrease in abscisic acid. The germination consists of two temporarily separated events: the cracking of the coat in the hilum-micropillar area, and then the perforation of the micropillar endosperm, where the radicle emerges. Active gibberellins do not decrease the puncture force needed to pierce the endosperm but increase the growth potential of the embryo, achieving higher germination percentages in less time. The viability and germination of seeds freshly extracted from fruits harvested in their dehiscence reach very high values. If the harvest of the fruits is delayed and the pulp dries, the viability and the percentage of germination decrease so, as a rule, for the production of commercial seed, it is advisable to collect the fruits at least once a week and immediately extract the seeds and put them to germinate. In the flotation test, floating seeds with germination capacity are very few (0.24%), so it is recommended to discard them. The germination is not affected by different wavelengths lights, so it can be carried out in darkness, which can mean economic savings in commercial nurseries. He-Ne laser irradiation during short exposure times improves the germination of previously moistened seeds but does not replace the addition of GA to the substrate but complements its effect. With the ultrasonication treatment, the testa is scarified without affecting the tegmen, and the initial imbibition is accelerated, although the seed moisture is the same as in the control. There is a linear and negative correlation between germination and the temperature reached with these treatments. / Foschi, ML. (2023). Mejora de la germinación para la propagación sexual de la alcaparra (Capparis spinosa L.) [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/202596 / Compendio

No description available.

Cette thèse vise à étudier expérimentalement, analytiquement et numériquement, les conséquences de variations et d'oscillations hydrodynamiques à forte variabilité temporelle en milieux poreux partiellement saturés. Les problèmes que nous étudions comportent des surfaces libres tant à l'extérieur qu'à l'intérieur des milieux poreux, celles-ci étant définies comme des isosurfaces de pression d'eau égale à la pression atmosphérique (Pwater = Patm). Les différentes études expérimentales réalisées en laboratoire sont, respectivement : une expérience d'imbibition dans une boite à sable avec effets capillaires importants; la transmission d'oscillations de la surface libre à travers un massif sableux intercalaire dans un petit canal à houle (IMFT, Toulouse); l'étude de la dynamique et de la propagation des oscillations des niveaux d'eau dans un grand canal à houle (HYDRALAB, Barcelone), partiellement recouvert d'un fond sableux incliné, avec mesures de niveaux d'eau en pleine eau et sous le sable, et mesures du fond sableux (érosion/dépôts). Pour les études théoriques, nous avons développés des solutions analytiques linéarisées. Un exemple de problème traité analytiquement est: l'équation linéarisée de Dupuit-Boussinesq (D-B) transitoire à surface libre, en hypothèse d'écoulements plans et vidange/remplissage instantané : oscillations forcées, transmission et dissipation d'ondes à travers une boite à sable rectangulaire. Nous avons aussi développé une solution de l'équation faiblement non linéaire de Dupuit- Boussinesq (D-B) pour étudier le problème d'imbibition avec variation abrupte du niveau d'eau amont (suivi temporel du front de saturation). Nous avons pu étudier les différents types de problèmes transitoires liés aux expériences citées plus haut par simulation numérique. En particulier, nous avons simulé des écoulements partiellement saturés et insaturés, en coupe verticale, à l'aide d'un code de calcul (BIGFLOW 3D) qui résoud l'équation de Richards généralisée en régime transitoire. Nous avons ainsi étudié numériquement en régime non saturé, l'expérience d'imbibition dans un sable initialement sec à frontières verticales (IMFT sandbox), puis l'expérience de propagation d'ondes dans le grand canal à houle de Barcelone (laboratoire HYDRALAB) comportant une plage de sable inclinée, avec un couplage complètement intégré entre les zones micro-poreuse (sable) et “macro-poreuse” (pleine eau). Pour analyser les résultats de cette dernière expérience et les comparer aux simulations, nous avons utilisé plusieurs méthodes de traitement et d'analyse des signaux : analyse de Fourier (spectres de fréquences) ; ondelettes discrètes multi-résolution (Daubechies) ; analyses corrélatoires simple et croisée. Ces méthodes sont combinées avec des méthodes de préfiltrage pour estimer dérives et résidus (moyennes mobiles ; ondelettes multi-résolution). Cette analyse des signaux a permis de comprendre et quantifier la propagation à travers une plage de sable. Au total, les différentes approches de modélisation mis en oeuvre, associé à des procédures de calage en situation de couplage transitoire non linéaire ont permis de reproduire globalement les phénomènes de propagation de teneur en eau et de niveau d'eau dans les différentes configurations étudiées. / This thesis aims at investigating experimentally, analytically and numerically, the consequences of hydrodynamic variations and oscillations with high temporal variability in partially saturated porous media. The problems investigated in this work involve “free surfaces” both outside and inside the porous media, the free surface being defined as the “atmospheric” water pressure isosurface (Pwater = Patm). The laboratory experiments studied in this work are, respectively: Lateral imbibition in a dry sand box with significant capillary effects; Transmission of oscillations of the free surface through a vertical sand box placed in a small wave canal (IMFT, Toulouse); Dynamics of free surface oscillations and wave propagation in a large wave canal (HYDRALAB, Barcelona), partially covered with sand, with measurements of both open water and groundwater levels, and of sand topography (erosion / deposition). For theoretical studies, we have developed linearized analytical solutions. Here is a sample problem that was treated analytically in this work: The linearized equation of Dupuit-Boussinesq (DB) for transient free surface flow, assuming horizontal flow and instantaneous wetting/drainage of the unsaturated zone: forced oscillations, wave transmission and dissipation through a rectangular sandbox. We also developed a weakly nonlinear solution of the Dupuit-Boussinesq equation to study the sudden imbibition (temporal monitoring of the wetting front). We have studied the different types of transient flow problems related to the experiments cited above by numerical simulation. In particular, we have simulated unsaturated or partially saturated transient flows in vertical cross-section, using a computer code (BIGFLOW 3D) which solves a generalized version of Richards’ equation. Thus, using the Richards / BIGFLOW 3D model, we have studied numerically the experiment of unsaturated imbibition in a dry sand (IMFT sandbox), and then, with the same model, we have also studied the partially saturated wave propagation experiment in the large Barcelona wave canal (HYDRALAB laboratory), focusing on the sloping sandy beach, with coupling between the micro-porous zone (sand) and the “macro-porous” zone (open water). To interpret the results of the latter experiment and compare them to simulations, we use several methods of signal analyzis and signal processing, such as: Fourier analysis, discrete multi-resolution wavelets (Daubechies), auto and cross-correlation functions. These methods are combined with pre-filtering methods to estimate trends and residuals (moving averages; discrete wavelet analyses). This signal analyzis has allowed us to interpret and quantify water propagation phenomena through a sandy beach. To sum up, different modeling approaches, combined with model calibration procedures, were applied to transient nonlinear coupled flow problems. These approaches have allowed us to reproduce globally the water content distributions and water level propagation in the different configurations studied in this work.

The aim of this thesis work was to gain understanding of the interactions between talc mineral and surfaces, liquids and chemicals relevant for industrial applications, such as pulp and paper. Talc is used in the pulp and paper industry as a filler pigment, in control of pitch (lipophilic extractives) deposits and as a coating pigment. A deeper understanding of talc interactions will be beneficial in optimizing its use. Long-range attractive interactions between talc and hydrophobic model probes, as well as pitch probes, have been measured using the atomic force microscope (AFM) colloidal probe method. Two procedures for preparation of pitch colloidal probes were developed to allow these studies. Model hydrophobic, nanorough surfaces with surface energy characteristics similar to talc have also been prepared and their interactions with hydrophobic model probes compared to interactions between hydrophobic model probes and talc. It is demonstrated that talc mineral interacts with model hydrophobic particles, as well as with pitch, by long-range attractive forces, considerably stronger than the expected van der Waals force. The possible origin of the measured interaction forces is discussed, and the conclusion is that the main cause is an attractive capillary force due to formation of a gas/vapor capillary between the surfaces. Force measurements using model hydrophobic, nanorough surfaces show that a large-scale waviness does not significantly influence the range and magnitude of the capillary attraction, but large local variations in these quantities are found. It is demonstrated that a large variation in adhesion force corresponds to a small variation in local contact angle of the capillaries at the surfaces. The nature of the surface topographical features influences the capillary attraction by affecting the local contact angle and by pinning of the three-phase contact line. The effect is clearly dependent on the size of the surface features and whether they exist in the form of crevices or as extending ridges. Entrapment of air also affects the imbibition of water in pressed talc tablets. The effects of wetting and dispersion agents on the interactions between talc and hydrophobic probes have also been investigated. It is demonstrated that a common dispersing agent used for talc, poly(acrylic acid), does not affect the capillary attraction between talc and non-polar probes. In fact, the results strongly suggest that poly(acrylic acid) does not adsorb on the basal plane of talc. From this finding it is inferred that the stabilizing effect of this additive most likely is due to adsorption to the edges of talc. In contrast, a wetting agent (the non-ionic triblock copolymer Pluronic PE6400) removes the long-range capillary attraction. It is suggested that such an ability to replace air at the talc surface is of great importance for an efficient wetting agent. The Hamaker constant for talc has also been estimated by using optical data obtained from spectroscopic ellipsometry. It is demonstrated that a nanocrystalline talc mineral, cut in different directions displays very small differences in Hamaker constant between the different crystallographic orientations, whereas a microcrystalline sample displays a significantly higher value. The estimated Hamaker constants are discussed for different material combinations of relevance for the pulp- and paper industry, such as cellulose and calcium carbonate. / Målet med detta avhandlingsarbete var att öka förståelsen för interaktioner mellan talkmineral och ytor, vätskor och kemikalier relevanta för industriella applikationer, såsom papper och massa. Talk används i pappers- och massaindustrin som fyllmedel, för kontroll av hartsrika (lipofila extraktivämnen) avsättningar och som bestrykningspigment. En djupare förståelse för talkinteraktioner kommer att vara användbart för att optimera dess användning. Långväga attraktiva interaktioner mellan talk och hydrofoba modellpartiklar, såväl som mellan talk och hartspartiklar, har uppmätts med hjälp av atomkraftsmikroskopi (AFM) genom att fästa kolloidala partiklar på kraftsensorn. Två metoder för att framställa partiklar gjorda av harts har utvecklats för att möjliggöra dessa studier. Hydrofoba, nanostrukturerade modellytor med ytenergier liknande de för talk har också tillverkats och deras växelverkan med hydrofoba modellpartiklar har jämförts med dem mellan talk och hydrofoba modellpartiklar. Studierna visar att talkmineral växelverkar med hydrofoba modellpartiklar, såväl som med harts, genom långväga attraktiva krafter som är betydligt starkare än den förväntade van der Waals kraften. Möjliga orsaker till de uppmätta växelverkanskrafterna diskuteras och slutsatsen blir att huvudorsaken är en attraktiv kapillärkraft som uppkommer genom att en gas-/ångkapillär bildas mellan ytorna. Kraftmätningar gjorda med hydrofoba nanostrukturerade modellytor visar att en storskalig vågighet inte nämnvärt påverkar storleken av kapillärattraktionen, men stora lokala variationer existerar. Det demonstreras att en stor variation i adhesionskraft motsvaras av en liten variation i lokal kontaktvinkel för kapillärerna på ytorna. Ytornas topografi påverkar kapillärattraktionen genom att påverka den lokala kontaktvinkeln samt genom att trefaskontaktlinjen inte kan röra sig fritt över ytan. Effekten är tydligt beroende av huruvida ytojämnheterna existerar i form av nedsänkningar eller upphöjningar. Instängd luft påverkar också pressade talktabletters uppsugningsförmåga av vatten. Vätnings- och dispergeringsmedels inverkan på växelverkan mellan talk och hydrofoba partiklar har undersökts. Resultaten visar att ett vanligt dispergeringsmedel för talk, polyakrylsyra, inte påverkar kapillärattraktionen. I själva verket tyder data på att polyakrylsyra inte adsorberas på talks basalplan. Utifrån dessa resultat dras slutsatsen att polyakrylsyra stabiliserar talkdispersioner genom att adsorbera på talkkanterna. Ett vanligt vätmedel (nonjonisk triblock sampolymer Pluronic PE6400) tar å andra sidan bort långväga kapillärattraktion. Detta antyder att egenskapen att ersätta luft på talkytan är av stor betydelse för effektiva vätmedel. Hamakerkonstanten för talk har uppskattats genom att utnyttja optiska data från ellipsometrimätningar. Det demonstreras att ett nanokristallint talkmineral kapat i olika riktningar uppvisar mycket små skillnader i Hamakerkonstant mellan de olika kristallografiska orienteringarna, medan ett mikrokristallint prov uppvisar ett betydligt högre värde. De beräknade Hamakerkonstanterna diskuteras för olika materialkombinationer relevanta för pappersindustrin, såsom cellulosa och kalciumkarbonat. / QC 20100813