L’environnement dans lequel les espèces animales vivent joue un rôle important dans leur évolution. Les contraintes physiques sont particulièrement intéressantes car elles induisent souvent une pression évolutive qui pousse les espèces, même éloignées, à développer des réponses adaptatives similaires. Les contraintes physiques liées à la vie en milieu aquatique ont un impact important sur les trajectoires évolutives des espèces et notamment sur leur comportement et leur morphologie. De nombreux cas de convergences ont été démontrés, comme l’évolution d’une forme profilée chez les poissons, les mammifères marins et certains oiseaux aquatiques. Ces contraintes, appelées contraintes hydrodynamiques, sont particulièrement présentes lors de la réalisation d’un mouvement. On peut caractériser deux contraintes principales : la trainée et la masse ajoutée. La trainée est la résistance que le fluide oppose au mouvement de l’animal. La masse ajoutée elle, est la masse d’eau déplacée lorsque le corps se met en mouvement donc lors d’une accélération. Ces contraintes sont particulièrement présentes lors de la capture d’une proie dans l’eau. Ainsi, beaucoup d’animaux aquatiques ont développé un système de succion qui leur permet d’aspirer leur proie afin de limiter ces contraintes. Cependant, certains animaux, comme les serpents, ne peuvent pas développer ce type d’adaptation. Pourtant, plus de 200 espèces de serpents attrapent des proies dans l’eau. A travers ce travail, nous nous intéressons aux stratégies adaptatives développées par les serpents aquatiques afin de devenir de performants prédateurs. Deux hypothèses sont explorées : l’adaptation morphologique de la tête des serpents ainsi qu’une adaptation comportementale qui permettraient de réduire les contraintes hydrodynamiques. Des analyses morphologique et comportementale sont réalisées sur plusieurs espèces de serpents aquatiques afin de tester ces hypothèses. Les contraintes associées aux différentes formes de tête et comportements mis en évidence sont caractérisées à l’aide d’expériences d’hydrodynamique. L’interdisciplinarité qui est le cœur de ce manuscrit permet d’apporter un regard nouveau sur ces questions qui intriguent tant les biologistes que les physiciens. / Animal-environment interactions are determinant in driving the evolution of phenotypic variation. Most aquatic animals have developed adaptations to overcome the physical constraints inherent to an aquatic lifestyle and particularly to motion in water. These constraints are the drag and the added mass if an acceleration is involved in the motion, such as during prey capture. The aim of this project is to evaluate the role of water as a potential driver of evolution of aquatic snakes by focusing on morphological and behavioral convergences during underwater prey capture. Snakes are a good model as an aquatic life-style has originated independently in different genera. However, aquatic snakes did not develop a suction feeding system in contrast to most aquatic vertebrates. Prey-capture under water is constrained by the physical properties of the fluid and thus morphological and/or behavioral convergence is expected. By comparing the head shapes and the behavior of different species, we evaluated the impact of water on the evolution of head shape and strike behavior. By using experimental fluid mechanics approaches, we quantified the physical constraints involved in prey capture and evaluated the nature of the evolutionary response in response to these hydrodynamic constraints. This interdisciplinary approach allowed us to bring novel data to our understanding of functional constraints as drivers of phenotypic evolution.

La morphologie des os longs est affectée par les charges mécaniques qu'ils subissent, telles celles générées par les comportements locomoteurs. Dans ce mémoire, des images de coupes transversales de fémurs, tibias et humérus obtenues par CT-scan ont été analysées pour déterminer la locomotion de l'enfant de Dikika, un Au. afarensis juvénile, en se basant sur des comparaisons d'humains et de grands singes africains. Les résultats indiquent que le fémur de l'enfant de Dikika montre des signes de bipédie, mais ce n'est pas le cas du tibia. Malgré le fait que la forme de l'humérus est très similaire aux grands singes africains, la résistance de celui-ci aux tensions et torsions laissent supposer que l'enfant de Dikika ne pratiquait pas les locomotions typiques des grands singes comme l'arboricolisme ou encore la quadrupédie terrestre. Malgré tout, certains résultats montrent que la morphologie osseuse dépend aussi des processus ontogéniques et de la génétique de chaque taxon. / The morphology of long bones is affected by the mechanical loads they incur, such as those generated by locomotor behaviors. In this thesis, the images of cross sections of femora, tibiae and humeri obtained by CT-scan were analyzed to determine the locomotion of the Dikika child, a juvenile Au. afarensis, based on comparisons of humans and African apes. The results indicate that the Dikika child's femur shows signs of bipedalism, although the tibia does not. Despite the fact that the shape of the humerus is very similar to that of great African apes, its bending and torsional strength suggest that the Dikika's child did not practice locomotion typical of great apes such as arboricolism or terrestrial quadrupedism. Nevertheless, some results show that bone morphology also depends on the ontogenetic processes and the genetics of each taxon.

Early anthropological examination of Neandertal skeletal material by Marcellin Boule gave rise to popular images of Neandertals as brutish, ape-like creatures who walked hunched over with bent knees and a shuffling gait. Today, it is generally thought that Neandertals moved in a similar manner to humans with locomotive patterns within human ranges of variation and a bipedal gait likely to be indistinguishable from that of modern humans However, this hypothesis has not been tested by using the Neandertal skeleton as a whole. There is no complete Neandertal skeleton in the fossil record. The aim of this thesis was to reconstruct a complete virtual skeleton of a Neandertal based on the Spy II remains for educational museology purposes and for biomechanical analysis. Comparative analyses of Neandertal and modern human bones (pelvis, femur, rib) using different reference populations from Belgium were also undertaken. These studies were performed with a view to further understanding Neandertal bone morphology in comparison to modern humans, to assist in the reconstruction of the Neandertal Spy II skeleton and to aid in biomechanical analysis. A study on the sex determination of the pelves showed that there was no difference between physical linear measurements and virtual measurements, which was an important validation. The lhpFusionBox musculoskeletal software, which was developed at ULB, was used to scale available Neandertal and modern human bones to reconstruct the skeleton. Previous methods in the literature have only scaled bones of the same nature. A novel and validated scaling method was used to scale the Kebara 2 pelvis to the dimensions of the Spy II femur (as Spy II only has a small piece of sacrum) via the Neandertal 1 femur and pelvis. The reconstruction of a complete Neandertal skeleton based on the Spy II remains enabled the validation of individual reconstructions of bones, reconstructed long bones to be compared together with other limb proportions of Neandertals, stature estimation to be performed, and questions to be asked on previous attributions of bones to Spy II. The thoracic shape of Neandertals has previously been subject to much debate with many authors stating that it would have been markedly different from modern humans. This thesis created a Neandertal thorax with assistance from rib and thoracic experts from different domains using the Kebara 2 remains. One reconstruction was found to have a similar shape to modern humans and the other a markedly different shape, highlighting difficulties in thoracic reconstruction of fossil hominids.The full scale Neandertal skeleton has been printed in 3D and used in RBINS and other Museums in Europe as a reference for the Neandertal Skeleton in permanent gallery exhibitions. This skeleton is also used as the base for Neandertal hyper-realistic artistic reconstructions based on scientific evidence by the artists, the Kennis brothers which are in the Centre d'Interprétation de l'Homme de Spy, the National History Museum, London and other museums around the world. The reconstruction of a complete lower limb also allowed biomechanical studies. The various biomechanical studies have looked at what happens when you fuse the motion of a living modern human to Neandertal bones. We cannot say that the Neandertal would have walked or squatted similar to the volunteers in the studies but we can say that the morphology of their bones would have enabled them to walk or squat in this way. All the moment arms of the major muscles of the hip and knee were analysed and it was demonstrated that the Neandertal models largely had greater muscle moment arms than the AMH models meaning Neandertals could have had a significant mechanical advantage over modern humans. These studies demonstrate Neandertal postcranial morphology can be different to modern humans although certain aspects may be more similar than previously thought. / Historiquement, le travaux de Marcellin Boule ont donné lieu à des représentations populaires de Néandertaliens vus comme des créatures simiesques bestiales qui se déplaçaient courbés avec des genoux pliés en traînant les pieds. Aujourd'hui, il est généralement admis que les Néandertaliens se déplaçaient d'une manière similaire à l'homme moderne avec une locomotion bipède. Toutefois, cette hypothèse n'a pas été encore testée sur un squelette néandertalien dans son ensemble. Comme il n’existe aucun squelette de Néandertalien entier, le but de cette thèse était de reconstituer un squelette virtuel complet sur la base des restes de Spy II à des fins éducatives de muséologie et pour l'analyse biomécanique.Des analyses comparatives d’os de Néandertalien et d’humains modernes (bassin, fémur, côtes) en utilisant diverses populations de référence de Belgique ont également été menées. Ces études ont été réalisées en vue de comprendre la morphologie néandertalienne, pour aider à la reconstruction du squelette Spy II et à l'analyse biomécanique. Une étude sur la détermination du sexe à partir des pelvis a montré qu'il n'y avait pas de différence entre les mesures linéaires physiques et les mesures virtuelles, ce qui était une validation importante.Le logiciel musculosquelettique lhpFusionBox, développé à l'ULB, a été utilisé pour reconstruire le squelette. Un nouveau procédé de mise à l'échelle validé a été utilisé pour mettre à l'échelle le bassin de Kebara 2 aux dimensions du fémur de Spy II (comme Spy II ne possède qu’un petit fragment de sacrum) via le fémur et le bassin de Neandertal 1. La reconstruction d'un squelette complet de Néandertalien a apporté de nouvelles connaissances sur cette espèce dans différents domaines. Elle a permis la validation des reconstructions individuelles des os, de comparer les os longs reconstruits avec d'autres proportions des membres de Néandertaliens, de faire une estimation de stature, et de reconsidérer les attributions antérieures d'os à Spy II. La forme thoracique des Néandertaliens a déjà fait l'objet de nombreux débats. Cette reconstruction de Spy II, creé avec l'aide des experts utilisant les restes de Kebara 2, montre deux formes de reconstruction differentes, et indique les difficultés de la reconstruction thoracique des fossiles. Le squelette virtuel complet a été imprimé en 3D et utilisé par l’IRSNB et d'autres musées en Europe comme une référence de squelette néandertalien. Ce squelette a également été utilisé comme base pour les reconstructions artistiques hyper-réalistes de Néandertaliens, basées sur des données scientifiques, par les artistes Kennis et sont présentés dans les musées du monde entier. La reconstruction d'un membre inférieur complet a également permis des études biomécaniques. Ces dernières ont étudié la fusion du mouvement d'un homme moderne actuel avec des os néandertaliens. On ne peut pas se prononcer si le Néandertalien marchait ou s’accroupissait de manière similaire aux hommes modernes, mais on peut affirmer que leur morphologie osseuse leur permettait de marcher ou de s’accroupir de cette façon. Tous les bras de levier des principaux muscles de la hanche et du genou ont été analysés et il a été démontré que les Néandertaliens avaient les bras de levier plus grand que le modèle homme moderne signifiant Néandertaliens auraient eu un avantage mécanique important. Cette études démontre que des aspects de la morphologie postcrânienne néandertalienne soient différents, bien que certains d’entre eux soient plus semblables aux humains modernes qu'on ne le pensait. / Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques (Médecine) / info:eu-repo/semantics/nonPublished

L’analyse biomécanique peut être utilisée pour comprendre et interpréter l’impact de la mobilité et du climat sur la morphologie squelettique des populations humaines préhistoriques en mesurant les propriétés mécaniques des os longs. Le comportement et le climat font parties de plusieurs facteurs non-génétiques qui peuvent avoir un impact sur l’adaptation fonctionnelle osseuse en influençant les charges mécaniques sur le squelette et déclenchant le processus de modelage osseux. Cette étude se concentre sur les changements au niveau macrostructural des os longs : les propriétés mécaniques sont ainsi calculées sur plusieurs sections en coupe afin de mesurer la robustesse et la géométrie diaphysaire. Mon projet consiste à développer une collection de référence incluant quatre populations holocènes du Nord du Canada dont les Inuit Sadlermiut et trois échantillons d’Euro-Canadiens venant de Notre-Dame, Pointe-aux-Trembles et Sainte-Marie. L’objectif est de contrôler pour différents facteurs environnementaux afin de mieux comprendre l’effet de la mobilité et le climat sur la morphologie squelettique humaine. Les propriétés mécaniques d’os longs incluant l’humérus, le fémur et le tibia sont mesurées par tomodensitométrie quantitative périphérique (pQCT). Ces données sont ensuite incluses dans une méta-analyse dont les données sont tirées de la littérature scientifique, comparant d’autres populations archéologiques qui avaient différents modes de subsistance et habitaient diverses zones climatiques. Les données démontrent que les Inuit Sadlermiut ont des membres supérieurs et inférieurs plus robustes que trois échantillons de populations d’Euro-Canadiens qui ne diffèrent pas l’un de l’autre. La robustesse squelettique chez les Sadlermiut proviendrait de leur haut niveau d’activité physique nécessité par leur mode de vie de chasseur-cueilleur dans un climat rude et froid. De plus, la méta-analyse portant sur la mobilité a déterminé que le type et l’intensité des charges mécaniques habituelles ont une influence importante sur la morphologie des membres supérieurs et inférieurs tandis que celle portant sur le climat démontre qu’une relation est significative avec l’humérus. Ainsi, ce projet atteste que le processus de modelage osseux est multifactoriel et que le degré d’influence des facteurs comportementaux et environnementaux n’est pas uniforme sur le squelette. / Biomechanical analyses have been used to study the impact of mobility and climate on the skeletal morphology of past human populations through the measure of the cross-sectional geometry of long bones. Behavior and climate are one of the many non-genetic factors that can impact bone functional adaptation by influencing mechanical loads on the skeleton and triggering the bone modeling process. The present study focuses on the structural changes occurring at the macrolevel of long bones, more specifically robusticity and shape, by calculating mechanical properties at several cross-sectional locations. This project consists of creating a reference collection using four Holocene populations from northern Canada including Sadlermiut Inuit and three Euro-Canadian samples from Notre-Dame, Pointe-aux-Trembles and Sainte-Marie. The objective is to control for different environmental factors to better understand the impact of mobility and climate on human postcranial morphology. Cross-sectional properties were measured in the humerus, femur and tibia using a portable peripheral quantitative computed tomography (pQCT). These data were then input into a meta-analysis that included data, drawn from the scientific literature, from other archaeological populations with different modes of subsistence and inhabiting various climate types. The results showed that Sadlermiut Inuit had more robust upper and lower limbs than all three samples of Euro-Canadians who did not differ significantly from one another. The high measures of robusticity among Sadlermiut were attributed to the strenuous physical activity demanded by their hunting and gathering mode of subsistence in cold and harsh environmental conditions. Furthermore, the meta-analysis on mobility demonstrated that the type and intensity of habitual mechanical loading on the skeleton has a significant influence on the upper and lower limbs whereas the meta-analysis pertaining to climate only had a significant relationship with the humerus. Essentially, this project highlights the multifactorial nature of the bone modeling process and that the level of influence of behavioral versus climatic factors is not uniform throughout the skeleton.

Dans cette étude, nous analysons les conséquences mécaniques des transformations de phase diffusives, particulièrement la plasticité de transformation ou TRIP (TRansformation Induced Plasticity) ainsi que le comportement élasto-viscoplastique. Cette plasticité de transformation, explicable par le mécanisme de Greenwood-Johnson, est souvent décrite avec le modèle de Leblond qui fait l'hypothèse d'un comportement élastoplastique. Dans ce modèle comme dans la majorité des analyses expérimentales et des modélisations (analytiques, par éléments finis, FFT ou encore champ de phase), une des hypothèses principales est de ne pas prendre en compte le caractère visqueux du comportement. Or plusieurs études récentes montrent que le comportement des deux phases (parente et produite) peut être très sensible au taux de déformation imposé, particulièrement à haute température. D'où l'intérêt de développer une modélisation rendant compte des effets visqueux présents lors de certaines transformations. Pour ce faire, nous adoptons une modélisation numérique où le comportement de chaque phase est décrit par une loi élasto-viscoplastique à écrouissage mixte associée à la loi de Norton ; la cinétique de transformation est imposée et le problème d'interactions mécaniques entre phases est traité par la méthode des éléments finis. D'une part, la contribution de la viscosité au TRIP est quantifiée pour différents taux de déformation imposés durant la transformation de phase. D'autre part, l'effet du taux de transformation (configuration arbitraire) sur la prédiction du TRIP est évalué et caractérisé. Une extension des modèles existants (à cinétique périodique et aléatoire) est proposée. Elle consiste d'abord à étudier et évaluer l'effet de la morphologie de germe ainsi que l'anisotropie de croissance sur la prédiction du TRIP. Ensuite, une amélioration avec un modèle anisotherme, basé sur des mesures expérimentales existantes, a été introduite. Elle consiste principalement à tenir compte de la variation des propriétés mécaniques en fonction de la température. Les analyses montrent que la prise en compte de la viscosité peut conduire à des effets importants sur la prédiction du TRIP par rapport aux résultats obtenus avec un modèle élastoplastique classique. Elles montrent en particulier, en configuration anisotherme, une amélioration de la prédiction du TRIP mesuré expérimentalement lors de la transformation perlitique d'un acier 100Cr6 [Tahimi, 2012]. Cette étude permet par ailleurs de dégager des tendances évidentes dans les relations entre le TRIP et l'histoire de la transformation : chargement mécanique et cinétique de transformation, morphologie des germes et anisotropie de croissance. Ces résultats pourront contribuer à l'élaboration d'un modèle analytique simple prenant en compte la viscosité. / In this study, the mechanical consequences of phase transformations in steel, particularly, the TRansformation Induced Plasticity TRIP as well as the elasto-viscoplastic behavior has been analyzed. This transformation plasticity, due to the Greenwood-Johnson mechanism, is often described with the model of Leblond with the assumption of an elastoplastic behavior. Moreover, in the majority of experimental analysis or numerical finite elements modeling FEM or phase field modeling PFM, the viscous criteria were not considered. However, several recent studies have demonstrated that both phases (parent and product) show high strain-rate sensitivity at elevated temperatures. Hence, the principal interests using the FEM modeling to extend these main reference models of [Leblond, 89] and [Taleb-Sidoroff, 2003], with taking into account the viscous effects, which are present during some phase transformations, especially at high temperatures. To do this, the behavior of each phase is described by an elasto-viscoplastic law with mixed hardening associated to the Norton law. The transformation kinetics is imposed and the problem of mechanical interactions between phases is processed by the finite element method. On the one hand, the contribution from viscosity to TRIP was quantified for different strain-rate during phase transformation. On the other hand, the effect of an arbitrarily-set of transformation-rate in the FEM simulations was evaluated and characterized. An extension of the existing models (for periodic and random kinetics) is proposed. It consists at first in studying and in evaluating the effect of both the morphology of nuclei and the growth anisotropy, on the prediction of TRIP. Then, an improvement with non-isothermal model, based on existing experimental measures, was introduced. It consists mainly in taking into account the variation of the mechanical properties of the mixture of both phases, according to the temperature. The predictions show that in such cases, the consideration of the viscosity can lead to major changes of the estimated TRIP compared with results obtained from a classic plastic model. Also, the prediction of TRIP can be significantly influenced by the choice of the morphology of germs and by the type of growth: isotropic or anisotropic. These improvements, particularly with the non-isothermal configuration, show a good agreement with experimental measures of TRIP on the 10006 steel during pearlite phase transformation [Tahimi, 2012]. This study allows besides, releasing obvious trends in the relations between the TRIP and the history of the phase transformation: mechanical loading and kinetics of transformation, morphology of nuclei and growth anisotropy. These results can contribute to the elaboration of a simple analytical model taking into account the viscous criteria.

L’évaporation de gouttes de liquides contenant des particules non volatiles représente un phénomène largement présent dans la vie quotidienne, à l’image des traces laissées par le marc de café après séchage. L’étude de la morphologie des dépôts de particules présente un grand intérêt dans les domaines de la biologie et trouve de nombreuses applications dans l’industrie. De ce fait, elle a fait l’objet de nombreuses recherches durant les dernières décennies. Malgré les nombreuses récentes recherches sur les morphologies des dépôts de particules, les mécanismes les contrôlant restent encore non complétement expliqués. Certains facteurs influençant les morphologies des dépôts sont nombreux (température de substrats…) mais restent encore peu documentés dans la littérature. Cette étude expérimentale s’intéresse à l’influence de la température du substrat sur la morphologie des dépôts de nanoparticules après séchage de gouttes sessiles de liquides. L’augmentation de la température du substrat accélère le processus d’évaporation et entraine des morphologies de dépôts très différentes de celles obtenues sur des substrats à température ambiante. Dans cette étude, la microscopie combinée à la thermographie infrarouge et à l’interférométrie ont permis d’expliquer la dynamique de formation de dépôts. De plus, l’étude a permis d’analyser les effets d’autres paramètres sur la morphologie des dépôts, tel que la composition chimique du liquide composant les gouttes. / Evaporation of liquid droplets containing non-volatile solutes is an omnipresent phenomenon in daily life, e.g., coffee stains on solid surfaces. The study of pattern formation of the particles left after the evaporation of a sessile droplet has attracted the attention of many researchers during the past two decades due to the wide range of biological and industrial applications. Despite the significance of controlling the deposition morphology of droplets, the underlying mechanisms involved in pattern formation are not yet fully understood. There is a varied range of factors that affect the final deposition patterns and some, e.g., substrate temperature, are poorly studied in the literature. This experimental study investigates the effect of a wide range of substrate temperatures on the deposition patterns of nanoparticles from drying sessile droplets. Increasing substrate temperature and accelerating the drying process lead to the formation of the patterns not observed on non-heated substrates. This research elucidates the formation mechanisms of these patterns by optical microscopy, infrared thermography, and white light interferometry techniques. Furthermore, the combined effects of substrate temperature and other factors such as chemical composition of base fluid and particle size on the dried patterns are studied. The underlying mechanisms involved in the formation of the patterns influenced by the combined factors are also discussed and presented.

Cette thèse traite de la forme et de la mobilité des dunes dans l’eau sous un écoulement turbulent. L’état d’équilibre des dunes en régime stationnaire puis le retour à l’équilibre après un changement de sens de l’écoulement sont caractérisés. On examine la variation des paramètres de forme (hauteur, longueur, rapport d’aspect) et de la vitesse de migration des dunes en fonction de la masse du sédiment m0 et de la vitesse de l’écoulement. Cette étude est menée expérimentalement dans un chenal fermé et étroit et les résultats sont comparés aux prédictions d'un modèle de dunes 2D tenant compte du processus de relaxation du transport. À l’équilibre, ce modèle prédit suivant la masse de la dune un régime « petite dune » et un régime « grande dune » où la hauteur est proportionnelle respectivement à m0 et à √m0. Un régime de transition où la hauteur est fonction de m0 à une puissance comprise entre 0,5 et 1 les sépare. Ces régimes sont identiques à ceux prédits par le modèle de Kroy et al. (2002) pour les barkhanes éoliennes. Expérimentalement, seuls les régimes de transition et « grande dune » sont observés. Cet accord permet d’évaluer la longueur de saturation du transport. Le résultat obtenu est cohérent avec la longueur de dépôt proposée par Lajeunesse et al. (2010). Pour le retour à l’état d’équilibre suite au changement du sens de l’écoulement, deux scénarios transitoires sont observés. Le premier est une contraction suivie d’une élongation de la dune. Le second présente une contraction supplémentaire liée à une élongation de la dune au-delà de sa longueur d'équilibre initiale. Dans ces deux cas, le temps de retour à l’équilibre n’est pas proportionnel à la masse de la dune. / This thesis deals with the morphodynamics of subaqueous dunes under a turbulent flow. The equilibrium State of the dunes under stationary flow, and then the return to equilibrium state after a change in the flow direction are characterized. The variation of the shape parameters (height, length, aspect ratio) and the migration speed of dunes are examined as a function of the mass m0 of sediment and the flow rate. This study is conducted experimentally into a narrow, closed flume and the results are compared to predictions of a 2D dune model that takes into account the transport relaxation process. For steady dunes, this model predicts a "small dune" and a "large dune" régime where the dune height respectively increases as m0 and √m0. These regimes are separated by a transitional régime where the dune height is proportional to m0 with an exponent ranging from 0.5 to 1. These régimes are identical to those predicted by the model of Kroy et al. (2002) for æolian barchans.Experimentally, the steady dunes range from the “transition” to the "large dune" régime as the mass increases. This agreement allows to assess the saturation length of the transport. The result is consistent with the deposition length proposed by Lajeunesse et al. (2010). Concerning the return to the steady-state shape after changing in the flow direction, two transient scenarios are identified. The first one is a contraction followed by an elongation of the dune shape. In the second one, there is an additional contraction phase associated with an elongation of the dune beyond its initial equilibrium length. For either scenarios, the return-to equilibrium time is not proportional to the mass of the dune.

L'influence de l'effet de support sur la formation des phases de sulfure, c'est-à-dire la morphologie, la dispersion des sites, la structure et l'activité catalytique pour les catalyseurs d'hydrotraitement a été étudiée. L'étude a débuté par des catalyseurs au Mo et a été suivie par des catalyseurs CoMo supportés sur de la silice d'alumine et de l'oxyde de titane. L'effet de support semble être le facteur clé pour contrôler la morphologie des feuilles de MoS2. La morphologie a été étudiée en utilisant une technique puissante appelée IR / CO, c'est-à-dire une adsorption de CO suivie par une spectroscopie FTIR. Cette méthode permet de distinguer deux types de bord exposés sur les feuilles MoS2 dites M- et S-edge et permet ensuite l'étude de la morphologie par le rapport S / M-edge. Ainsi, pour une interaction faible, la morphologie hexagonale déformée du support MoS2 a été montrée alors que pour une interaction forte, la morphologie du triangle a été observée. Ces différentes morphologies ont été utilisées pour étudier la localisation du Co par la même méthode, IR / CO. Cette méthode permet également la distinction entre les sites non promus et promus ainsi que Co situé sur les bords M- et S-edge. Par conséquent, la comparaison entre le rapport S / M-edge et le degré de promotion (rapport des sites promus / non promus) a montré que Co est présent sur les deux bords M- et S-edge pour les trois catalyseurs supportés par CoMo. De plus, une étude détaillée a montré que Co décore préférentiellement les sites de type S-edge. Par conséquent, les structures du site CoMoS pour chaque catalyseur ont été étudiées par la méthode IRIS 2D. Cette nouvelle méthode développée au LCS permet la déconvolution de bandes IR / CO qui étaient auparavant une limitation pour la caractérisation des sites CoMoS. Cette avancée dans la caractérisation CoMo a conduit à l'étude détaillée de la structure CoMoS. Après l'attribution des trois bandes qui sont observées dans la gamme de spectres IR / CO promue, il est apparu que les sites S-edge étaient partiellement promus par Co, tandis que les sites M-edge étaient partiellement et totalement promus par Co. Ces sites ont un effet sur la réactivité HDS (hydrodésulfuration). De plus, une activité intrinsèque plus élevée a été trouvée pour le bord M-edge partiellement promus par Co, suivi par les sites totalement promus et finalement promus partiellement par le bord S-edge. / The influence of the support effect on the sulfide phases formation, i.e. morphology, sites dispersión, structure and catalytic activity for hydrotreating catalysts was studied. The study started by Mo catalysts and followed by CoMo catalysts supported on alumina silica and titania. The support effect appeared to be the key factor to control the morphology of MoS2 slabs. The morphology was studied using a powerful technique so-called IR/CO, i.e. CO adsorption followed by FTIR spectroscopy. This method allows the distinction of two types of edge exposed on the MoS2 slabs so-called M- and S-edge and then permits the study of the morphology by the S-/M-edge ratio. Thus, for a weak interaction MoS2-support deformed hexagon morphology was detected whereas for a strong interaction triangle morphology was observed. These different morphologies were used to study the Co localization by the same method, IR/CO. This method also allows the distinction between non- and promoted sites as well as Co located on M- and S-edges. Hence, the comparison between S-/M-edge ratio and promotion degree (promoted/non-promoted sites ratio) showed that Co is present on both M- and S-edges for the three CoMo supported catalysts. Additionally, a detailed study showed that Co preferentially decorates S-edge sites. Consequently, the CoMoS site structures for each catalyst has been studied by 2D IRIS method. This novel method developped in LCS allows the resolution of overlapping IR/CO bands which were previously a limitation for CoMoS sites characterization. This advance in the CoMo characterization lead to the study of detailed CoMoS structure. After the assignment of three bands which are observed in the promoted range of IR/CO spectra, it appeared that S-edge sites were partially promoted by Co, whereas M-edge sites could be partially and totally promoted by Co. The different proportion of those sites have an effect on HDS (hydrodesulfuration) reactivity. Thus, higher intrinsic activity was found for M-edge partially promoted by Co followed by totally promoted and finally the S-edge partially promoted sites.

Die Arbeit behandelt ausgewählte Aspekte der Ausbildung strömungsinduzierter Orientierungen und deren Auswirkung auf die mechanischen Eigenschaften in spritzgegossenen LCP-Formteilen. Es werden die Grundlagen zum rheologischen Verhalten von LCP, zum Füllvorgang und zur Orientierungsausbildung beim Spritzgießen sowie zu den Methoden der Orientierungsuntersuchung zusammengefaßt. Rheologische Untersuchungen werden aus der Sicht der praktischen Kennwertermittlung durchgeführt. Dabei wird die Abhängigkeit der Viskosität von der Düsenlänge und von der thermo-rheologischen Vorgeschichte analysiert sowie eine Viskosimeter-Vorrichtung für die Spritzgießmaschine vorgestellt und erprobt. Die umfangreiche Analyse verarbeitungsinduzierter Formteileigenschaften behandelt schwerpunktmäßig Orientierungsphänomene in der Wanddickenrichtung. Die Orientierungseffekte werden durch Grauwertmessungen erfaßt. Ein Meßaufbau mit einer kalibrierten Mikroskop-Digitalkamera-Kombination ermöglicht die reproduzierbare, effektive Messung der Grauwerte in hoher Ortsauflösung und damit eine über die bisher bekannten qualitativen Vergleiche hinausgehende quantitative Auswertung. Anhand der Grauwertverläufe wird der Einfluss technologischer und konstruktiver Parameter auf die Orientierungsstruktur dargelegt und mit Ergebnissen der Computersimulation verglichen. Durch parallele Messung anisotroper mechanischer Kennwerte und Orientierungsmerkmale werden richtungsabhängige Struktur-Eigenschafts-Beziehungen bestimmt.

In dieser Arbeit wurde der Einfluss verschiedener Additive (Carbonsäuren, Phosphonsäuren und Retardan P) auf die einzelnen Teilprozesse des Abbindens von Gips an technischen und synthetischen Halbhydraten unter vergleichbaren Bedingungen untersucht. Vorrangig bei der Keimbildung und beim Kristallwachstum wurde ein Einfluss der Additive beobachtet. Das pH-abhängige Wirkungsoptimum kann mit der Speziation der Additive erklärt werden. Ihre Wirkung wird durch Adsorption auf CaSO4-Oberflächen verursacht. Die Untersuchungen ergaben eine bevorzugte Ca-Affinität mit den Flächen (120) und (001) zunehmend von Citronensäure über Weinsäure, HEDP zu HDTMP. Die in verdünnten homogenen Lösungen erhaltenen Ergebnisse sind nicht direkt auf den Abbindeprozess in Pasten übertragbar. In-situ Ramanspektroskopie und Auswaschexperimente weisen in Pasten auf irreversible Adsorption und ein Überwachsen der Additive hin, was zur Abnahme ihrer Wirkung führt. Auf die Festigkeit der abgebundenen Gipskörper zeigen die Additive kaum Einfluss.