Cette étude a pour objectif principal d'évaluer la cohésion et l'adhésion des tissus périphériques du grain de blé natif. Pour ce faire, de nouvelles méthodologies ont été développées. Dans un premier temps, des grains de blé (variétés : Crousty et Tiger) ont été soumis au rayonnement d'un laser impulsionnel (ArF 193 nm , 15 ns). Une interaction photochimique a été observée induisant une ablation progressive des différents tissus périphériques sans modification des tissus sous-jacents. Le taux d'ablation est inversement corrélé à la cohésion des tissus. Par ailleurs, le couplage de l'analyse du plasma émis par spectroscopie (LIBS) et des techniques d'analyse de données multivariées ont permis de suivre l'ablation progressive des tissus in situ et de quantifier l'efficacité d'ionisation de certains minéraux, elle-même reliée à la cohésion tissulaire. Les résultats du taux d'ablation et de l'efficacité d'ionisation ont été cohérents avec les propriétés mécaniques mesurées sur des tissus isolés manuellement. Cette méthode semble prometteuse pour évaluer, de manière indirecte, la cohésion du péricarpe, du testa et de la couche à aleurone sur grain natif, et ouvre la voie au criblage de cultivars. En revanche les interfaces ne sont pas sollicitées. C'est pourquoi, un système mécanique original basé sur le test de pelage en T' (à force ou vitesse imposées) a été ensuite développé afin d'évaluer les énergies nécessaires à la séparation spécifique de ces systèmes multicouches. L'interface ciblée est située entre la couche à aleurone et le reste des enveloppes périphériques sur des échantillons isolés manuellement. Laforce de pelage mesurée à des vitesses lentes traduit l'adhérence entre les tissus. Sa variabilité au sein d'un grain a été reliée à sa morphologie. L'influence de traitements oxydants a été évaluée la cohésion et l'adhésion tissulaire. La cohésion de la couche à aleurone tend à augmenter ainsi que l'adhérence des tissus. Le traitement a modifié le profil des composés phénoliques, sans détecter la formation d'oligomères d'acide férulique. Toutefois l'implication de phénomènes physiques dans l'adhésion tissulaire ne peut être éliminée. Le test de pelage est un outil de choix pour établir des bases physico-chimiques à l'interface des tissus du grain de blé / The aim of this study was to determine the cohesion and adhesion of wheat outer tissues on thenative grain. New methodologies were then developed. First, wheat grains (cultivars : Croustyand Tiger) underwent a pulsed laser (ArF 193 nm , 15 ns). A photochemical interaction wasobserved inducing the gradual ablation of outer tissues without modification of neighbouringlayers. The ablation rate was inversely related the tissue cohesion. Moreover, LIBS used inconjunction with multivariate analysis was an interesting technique to follow tissue gradualablation and to estimate tissue cohesion by the ionization effectiveness. The results of theablation rate and ionization effectiveness were coherent with the mechanical properties measuredusing hand-isolated tissues. This methodology could be appropriate to estimate, even thoughindirectly, the cohesion of the pericarp, the seed coat, and the aleurone layer, directly on thenative grain, and to carry out the screening of cultivars. On the other hand, interface propertieswere not determined. In this manner, a classical T' peel test was developed and adapted in orderto evaluate the adherence of this multilayered system. The studied interface was between thealeurone layer and the other external tissues on hand-isolated samples. Peel force at minimal peelrates could be related to tissue adherence. The variability of this force was related to grainmorphology. The effect of oxidative treatments in the tissue cohesion and adherence wasinvestigated. Using an oxidative treatment, either the cohesion or the adherence of wheat tissuestend to increase. This treatments modified the phenolic profile, without being able to specificallydetect any formation in the ferulic acid oligomerization. However, physical changes at theinterface properties could be neglected. The peel test could be an appropriate methodology tounderstand better the physico-chemical bases at the interface of wheat outer tissues

Le but de ce projet est de concevoir un nouveau type d'étiquette ‘écologique', n'utilisant pas de dorsale siliconé. Ainsi, la couche d'adhésif est remplacée par une couche de microcapsules d'adhésif. Ces microcapsules doivent avoir une paroi suffisamment étanche et résistante pour envelopper l'adhésif et ne pas se rompre lors des étapes de fabrication du produit. Par contre, elles doivent céder sous l'effet d'une pression et libérer l'adhésif au moment de leur utilisation. Dans un premier temps, 3 adhésifs en émulsion aqueuse ont été caractérisés en vue de leur microencapsulation. Par la suite, un adhésif a été sélectionné et encapsulé par coacervation (avec des biomatériaux comme carapace) et par polymérisation in situ aminoplaste. Ensuite, 2 autres procédés d'encapsulation d'adhésif réalisés au LAGEP (le spray-drying et le spray-cooling) ont été comparés avec les 2 techniques précédentes. Les capsules produites par spray-cooling, les plus adhésives, ont permis la formulation d'un bain d'enduction en vue d'un couchage des capsules à l'aide d'une barre de Meyer, et par procédé sérigraphique. La compatibilité de ces microcapsules avec le procédé de fabrication d'une étiquette autoadhésive classique, sur une rotative d'impression flexographique, a été montrée. Les caractéristiques finales du produit ainsi fabriqué (adhésion, pression d'application) ont été comparées avec celles de différents produits autoadhésifs industriels (étiquette, enveloppe et timbre). / The main objective of this investigation is to prepare innovative silicone liner-free labels. It can be achieved by the adhesive ‘self protection', thanks to its incorporation into microcapsules. This allows the preparation of ‘dry labels' gluing under the application of a pressure, which induces the rupture of the microcapsules, thus releasing the core material, a pressure sensitive adhesive. The first step was to analyse 3 water-based PSA in view of their encapsulation. Then, the most suitable adhesive was microencapsulated by coacervation (using biopolymer as shell) and by in situ polymerisation. Two other encapsulation processes (spray-cooling and spray-drying), were also carried out at the LAGEP and were compared with the 2 former processes. Coating colour formulations were prepared with spray-cooling microcapsules (the most adhesive ones). Coating trials were carried out with a Meyer rod, and by screen printing. Compatibility between microcapsules and the label making process, using a flexographic printing press, was determined. Finally, the mains characteristics of the prepared innovative products (adhesion, application pressure) were compared to industrial self-adhesive homologues, and found that they could be suitable for the preparation of silicon liner-free envelops and stamps.

Dans cette thèse, nous nous intéressons à l’adhésion d’élastomères sur des substrats rigides (interactions de van der Waals). Nous revisitons ainsi, en nous appuyant sur une approche expérimentale, deux situations classiques qui permettent la mesure de l’énergie d’adhésion. Dans une première partie dédiée à l’étude du pelage, nous montrons que le frottement peut modifier le processus de détachement d’une bande d’élastomère. Ceci est tout d’abord mis en évidence lors du pelage parallèlement à l’interface, où nous montrons qu’il conduit à la progression d’une zone de frottement jusqu’au détachement de la bande pour une force proportionnelle à l’aire de contact. Nous généralisons par la suite nos résultats au pelage selon un angle quelconque. En particulier, nous montrons comment la dissipation par frottement peut augmenter de façon significative la force de pelage pour des angles faibles. Dans une deuxième partie, nous nous tournons vers la mesure d’adhésion dans une géométrie JKR, c’est à dire lors de l’indentation d’une sphère élastique adhésive avec un substrat rigide. Nous utilisons des coques élastiques dont la réponse mécanique est beaucoup plus souple bien que plus complexe. Nous montrons qu’il est néanmoins possible d’obtenir une mesure de l’adhésion par une méthode très simple et très robuste, puisqu’elle ne suppose pas de connaissance a priori de la mécanique du système. Nous espérons que cette technique permettra dans le futur d’accéder à des énergies d’adhésion très faibles ou mettant en jeu des tissus biologiques particulièrement mous. / In this thesis, we are devoted to study the adhesion of elastomers to rigid substrates through van der Waals interactions. We review, from an experimental point of view, two classical methods to measure the adhesion energy. A first part is dedicated to the study of the peeling system, we show that friction can modify the detachment process of an elastomer strip. This is firstly observed in the lap-test configuration, where a sliding front propagates on the interface up until the end of the strip, for a pulling force proportional to the initial contact area. We generalize this results for the finite peeling angle case. In particular, we show how the friction dissipation significantly increases for small peeling angles. In the second part, we study the adhesion measure in the JKR geometry, i.e. for the indentation of an adhesive elastic sphere into a rigid plate. We use elastic thin shells, which elastic response is much softer, as well it is much more complex. However, it is possible to measure the adhesion energy through a very simple and robust method with no need of much details of the mechanical response of the system. We hope this technique will allow to measure the effect of very weak and sensitive adhesive systems such us biological tissues which are particularly soft.

Sea otters (Enhydra lutris) have the densest fur of any animal, and the hairs function to trap a layer of air that is used for insulation. When a sea otter is born, it has a natal pelage (baby fur), and sea otters eventually molt that fur and replace it with a pelt resembling the adult fur. Sea otter fur is composed of 3 types of hairs: underhairs, intermediate hairs, and guard hairs. Sea otters are more susceptible to the negative effects of oiling from oil spills compared to other marine mammal species because they solely rely on fur for insulation. Though numerous studies have investigated the functional morphology of adult sea otter fur and how it is affected by oil, not much is known about the characteristics and insulative abilities of sea otter natal fur. To better understand the structure and function of sea otter fur, I examined the hair morphology and related it to the thermal function and buoyancy of southern sea otter (Enhydra lutris nereis) pelts across different age classes. Guard hair length, hair circularity, guard hair and underhair cuticular scales, and hair density of sea otter pelts were measured across six age classes: neonate, small pup, large pup, juvenile, subadult, and adult. Thermal conductivity and thermal resistance of sea otter pelts were measured under three treatment conditions: in air, in water, and oiled. Pelt buoyant force in water was also measured under three treatment conditions: control (normal), oiled, and washed (with Dawn® dish soap). To scale up to the whole animal and examine differences related to body size, I used these measurements to estimate total heat loss, whole-animal buoyancy force, and mass-specific buoyant force. I confirmed the timing of the transition between the natal fur and adult fur, which occurs some time in between the small pup and large pup age classes. I observed a consistent pattern in the hair circularity and shape of guard hairs across all age classes. It is important for all sea otters to have the ellipsoid shape of the guard hair so that the hairs can lie flat against the air layer to protect it in water. Comparisons of hair density indicated that sea otters with natal fur (neonate, small pups, and some large pups) have approximately 25-53% lower hair density than older age classes with the adult-type pelage. This thinner hair density may explain why young sea otters are always on their mother’s belly to stay out of the cold water. When I examined the thermal function of the fur in air, I found that pups with natal fur have less efficient but equally effective thermal insulation. However, when I scaled up the thermal findings using body morphometrics and created a volume-based heat loss model, it was clear that younger sea otters have substantially more heat loss for their body size, compared to older age classes. Values for oiled heat loss demonstrated the vulnerability associated with sea otters relying on fur for insulation, and the large surface area to volume ratio associated with a small body size. It is already a high energy requirement for sea otters to maintain mammalian body temperate in cold water, and when the fur becomes oiled, the severe reduction of their insulation can cost them even more energy. Across age classes, there was no difference in the buoyant force of the fur when I focused on the pelt samples from the laboratory-based experiments. When I scaled up the pelt buoyant force values to the whole animal using body mass, total body length, and surface area, it became clear that buoyant force varied across sea otter age classes. The smaller body size present in younger sea otter age classes allows for a higher mass-specific fur buoyant force. The larger size and higher hair density in adult sea otters explains the higher whole-animal fur buoyant force, as more individual hairs allow for more air to be trapped within the fur. Oiling of the fur reduces the overall buoyancy, and washing the pelts with Dawn® did not consistently restore the air layer in the fur. In summary, the results of these studies indicate that the success of sea otters is due to the overall shape and structure of the individual hairs, along with the incredibly high hair density. The different hair types function together to trap the air layer in the fur to provide sufficient insulation. Ultimately, all ages of sea otters are vulnerable to the effects of oiling, with younger sea otters being the most susceptible.

The first study on Ateles geoffroyi in Honduras, this research focused on the population of spider monkeys in Parque Nacional Pico Bonito, Atlántida, Honduras. Subgroup size of spider monkeys in Parque Nacional Pico Bonito ranged from 1-23 (n=55) individuals, with a mean subgroup size of 6.93 ± 4.53 individuals, which was larger than nearly all subgroup sizes reported in Central and South America. Mean subgroup composition consisted of 1.65 ± 1.16 adult males, 2.67 ± 1.69 adult females and 1.75 ± 1.92 juveniles. Sex ratio of adult males to adult females was 1:1.62, which was consistent with most Central and South American Ateles studies in the literature.¶ Of a possible 23 identified food tree species from 15 families, and 7 unidentified tree and vine species, spider monkeys were confirmed to consume fruits, leaves and/or seeds from 8 identified tree species, 1 unidentified tree species, and 1 unidentified vine species. Several of the confirmed genera consumed by Ateles in Parque Nacional Pico Bonito were consistent with other studies conducted in Central and South America, including Dialium, Ficus, and Coccoloba.¶ Combining pelage analysis and discriminant analysis of cranial and dental measurements from 140 skins and 253 adult crania, the taxonomy of the Central American Ateles geoffroyi was revised to recognize the taxa Ateles geoffroyi yucatanensis, A. g. vellerosus, A. g. pan, A. g. geoffroyi, A. g. frontatus, A. g. ornatus, and A. g. grisescens, with the recognition of a potential new taxon from northern Honduras, resulting in a revised distribution of Ateles geoffroyi, based on the pelage and cranial analyses.

Cette thèse concerne l'étude de la dynamique instable du front de détachement d'un ruban adhésif lors de son pelage à vitesse constante depuis un substrat plan. Nous avons en particulier mis en évidence le rôle essentiel de l'inertie du ruban sur cette instabilité.Dans un premier temps, nous avons réalisé une étude expérimentale des différentes dynamiques macroscopiques du front, observé par imagerie rapide, en fonction de la vitesse et de l'angle de pelage. Un régime constitué d'oscillations sinusoïdales en vitesse a alors été mis en évidence à la transition entre le pelage régulier et l'instabilité de stick-slip. Un modèle théorique, prenant en compte l'inertie du ruban, et sa résolution numérique ont permis de retrouver les différentes dynamiques observées, ainsi que les caractéristiques de ces oscillations.D'autre part, l'instabilité de stick-slip microscopique, récemment découverte, a également été étudiée. Nous avons caractérisé l'amplitude des avancées saccadées en fonction de la vitesse et de l'angle de pelage, mais également des propriétés physiques du ruban (masse et module de flexion). Son évolution avec ces différents paramètres est en accord avec une modélisation dynamique du front de détachement, couplant énergie de courbure et énergie cinétique du ruban. / This thesis presents the study of the unstable dynamics of the detachment front of an adhesive tape peeled at constant velocity from a flat surface. We could specifically highlight the essential role of the ribbon inertia on this instability.On one hand, we have performed an experimental study of the different front dynamics at macroscopic scales, observed by fast imaging, as a function of the peeling velocity and peeling angle. We could find a novel dynamical regime with sinusoidal oscillations of the detachment front velocity at the transition between regular peeling and stick-slip motion. A theoretical model taking into account the ribbon inertia, and its numerical resolution allow to explain the different dynamics observed, and furthermore, the characteristics of those velocity oscillations.On the other hand, the recently discovered microscopic stick-slip instability has also been studied. We have characterized the amplitude of the corresponding slips as a function of the peeling velocity and peeling angle, but also, as a function of the ribbon properties (mass and bending modulus). We show that a dynamical model coupling bending and kinetic energy of the ribbon can explain its evolution with these different parameters.

Cette thèse de doctorat présente une étude essentiellement expérimentale de l'instabilité de stick-slip lors du pelage d'adhésifs. Nous avons développé différents dispositifs expérimentaux permettant d'observer directement la dynamique de rupture saccadée du pelage. Les expériences sont réalisées à vitesse imposée dans différentes géométries : l'adhésif est pelé directement depuis son rouleau, ou depuis un substrat plan à angle imposé. D'une part, nous avons mis en évidence d'importants effets dynamiques, que les modèles théoriques actuels ne permettent pas d'expliquer. D'autre part, nous avons montré l'effet crucial de l'angle de pelage sur l'instabilité, qui est fortement réduite (en amplitude et en gamme d'existence) pour de grands angles. De plus, une nouvelle approche théorique, prenant en compte l'inertie du ruban, permet de comprendre en partie ces résultats expérimentaux. Enfin, nous démontrons que l'instabilité de stick slip est multi-échelle, en mettant en évidence la présence d'une instabilité secondaire, à des échelles temporelles et spatiales plus faibles que le stick-slip observé habituellement. Alors que l'instabilité principale est causée par des variations d'énergie élastique d'élongation, cette instabilité secondaire est pilotée par un relâchement de l'énergie de courbure du ruban / This thesis presents a mainly experimental study of the stick-slip instability during the peeling of adhesive tape. We developed different experimental set-ups, allowing us to observe directly the jerky dynamics during peeling. The experiments are conducted at an imposed velocity and different geometries : the adhesive is peeled directly from a roller, or from a flat substrate at a fixed angle. On the one hand, we highlight the existence of strong dynamical effects, which cannot be understood with the existing theoretical models. On the other hand, we show the crucial effect of the peeling angle on the instability, which is strongly reduced at large angles (both its amplitude and range of existence decrease). Besides, a new theoretical approach, taking into account the ribbon inertia, can allow us to understand partially the experimental observations. Finally, we show that the stick-slip instability is multi-scale : a secondary instability can occur at spatial and temporal scales smaller than the usually observed stick-slip. While the main instability is due to variations of the stretching elastic energy, this secondary instability is driven by the release of the bending energy stored in the ribbon

Il est difficile de réaliser une forte adhésion entre deux hydrogels par un procédé simple. Récemment, un nouveau concept a été proposé par Leibler et ses collaborateurs pour coller des hydrogels ou des tissus biologiques. Il consiste à utiliser des nanoparticules sur lesquels s'adsorbent les chaînes de polymère et qui jouent ainsi le rôle de connecteurs. L'objectif principal de la thèse est d'identifier et de contrôler les mécanismes à l'origine de l'adhésion de deux hydrogels par des nanoparticules. De nombreuses questions sont abordées : la nature des nanoparticules de silice (taille, charge, concentration, état de dispersion), l'influence de la structure de l'hydrogel et son état de gonflement, la répartition des nanoparticules sur les interfaces. Les expériences sont menées avec plusieurs catégories d'hydrogels: le Poly(N,N diméthyl-acrylamide) (PDMA), le Polyacrylamide (PAAm), des gels nanocomposites (PDMA renforcé par des nanoparticules de silice), ou encore des gels à double-réseaux. Nous mesurons les propriétés adhésives à l'aide de tests de joints de recouvrement, de pelage à 90°, et de pelage en Y, que nous avons mis au point. Nous avons utilisé des expériences d'ATR-FTIR, de microcopie confocale à fluorescence et de microscopie électronique à balayage pour mettre en évidence l'adsorption des chaînes polymères à la surface des hydrogels, évaluer la quantité de particules de silice à la surface du gel, et caractériser leur distribution. Les résultats nous permettent de proposer un mécanisme d'adhésion et de définir les conditions qui permettent de réaliser une adhésion optimale. / It is very challenging to achieve strong adhesion between two soft and wet materials like hydrogels. Recently Leibler and his collaborators invented a new concept to assemble hydrogels or biological tissues using nanoparticles. The principle relies on the adsorption of gel chains at the surface of nanoparticles, which act as connectors, and on the ability of the adsorbed gel chains to reorganize under stress. The main objective of this work is to identify and control the physical mechanisms fundamental to gel adhesion by silica nanoparticles. Many questions are investigated: the nature of the nanoparticles (size, surface chemistry, concentration, state of dispersion), the gel structure and its state of swelling, the distribution of the nanoparticles at the gel surface. Experiments are conducted using several types of gels: Poly(N,N dimethylacrylamide) (PDMA), Poly(acrylamide) (PAAm), nanocomposite gels (PDMA reinforces with silica nanoparticles), or double-network (DN) gels. We quantify the adhesive properties using lap-shear experiments, peeling tests at 90°, and Y-peeling tests that we developed. We use ATR-FTIR experiments, confocal microscopy and scanning electron microscopy to demonstrate the adsorption of polymers onto the silica nanoparticles and characterize their spatial repartition. The results allow us to propose a mechanism explaining the adhesion and to define conditions for optimal adhesion.

L'utilisation de canalisations en matière plastique pour la réalisation et la rénovation de réseaux de distribution constitue l'une des avancées importantes de l'industrie gazière de ces trente dernières années. La jonction des canalisations thermoplastiques se fait selon le principe d'adhésion par diffusion de chaînes macromoléculaires de part et d'autre de l'interface. Le polyéthylène est le polymère thermoplastique couramment employé par la plupart des compagnies car ses caractéristiques techniques ont permis la mise au point d'installations sûres et économiquement compétitives. Son inconvénient majeur est la difficulté de l'assembler sans fusion de la zone concernée (électro-soudage), technique qui nécessite des installations sur chantier assez lourdes. Aussi Gaz de France a jugé important d'évaluer précisément l'intérêt technique et économique d'une technologie concurrente, fondée sur des tubes en polyamide 11 assemblés par collage. Les réseaux enterrés doivent avoir une durée de vie minimale de 50 ans mais, sous l'influence de l'humidité et de la température, une dégradation des jonctions peut entraîner un problème de fiabilité des installations.<br />L'objectif de l'étude est d'évaluer la durée de vie à long terme d'assemblages en polyamide 11, collés par le biais d'une colle-solvant, sous l'effet de l'eau et la température. Une première partie expérimentale permet, par un essai de pelage, d'identifier les principaux paramètres qui agissent sur la formation de l'interphase collée et d'étudier leur influence sur les caractéristiques physiques et la résistance mécanique d'un joint collé. Elle met en évidence l'effet de la mise en solution du polymère PA11 par la colle et permet de caractériser la formation de la zone collée (progression du solvant de part et d'autre de l'interface initiale, évolution de la résistance mécanique, corrélation entre mécanismes et faciès de rupture) selon les paramètres d'élaboration (temps de pré-séchage, durée et température de séchage, quantité de colle). Le travail réalisé permet de proposer des recommandations pour le protocole d'élaboration du joint et d'analyser les différentes contributions énergétiques qui interviennent lors de la rupture ainsi que les phénomènes de fragilisation.<br />Une seconde partie étudie l'influence d'un vieillissement hygrothermique sur la dégradation de joints collés (températures de 20 à 90°C). Outre les éprouvettes en PA11, deux types d'assemblages sont utilisés, en particulier des éprouvettes "tube/manchon" qui modélisent la jonction d'une canalisation gazière réelle. Trois domaines de température ont été mis en évidence, aussi bien sur le matériau PA11 que pour les joints. Ils influent sur l'évolution des propriétés en termes de cinétique d'absorption d'eau, de diminution des caractéristiques mécaniques du PA11 et de résistance du joint collé. A long terme et à température d'exposition élevée, on observe la destruction totale des liaisons au niveau du joint. Il apparaît un rôle de protection joué par la partie massique en PA11 de part et d'autre de la zone interfaciale. Une modélisation a été développée afin d'extrapoler le comportement de ses assemblages collés tube/manchon à long terme et pour des températures d'exposition plus basses.

Les finitions de peintures automobiles sont constituées par un vernis ou par une laque. Leur analyse montre une migration de tensioactifs à base de polysiloxane vers la surface des vernis et de composés oxygénés vers la surface de la laque, ces composés recouvrant partiellement le réseau polyacrylate-polyuréthane. Cette migration d'additifs est la cause de la faible adhérence mesurée lors du pelage d'adhésifs sensibles à la pression sur le vernis. Le calcul des paramètres de solubilité explique cette faible adhérence : les PSA interagissent beaucoup plus avec le réseau polyacrylate qu'avec les additifs siliconés. Le nettoyage à l'éthanol enlève les composés siliconés ou oxygénés de la surface des peintures, ce qui améliore l'adhérence des PSA sur le vernis. De plus, nous étudions le comportement mécanique lors du pelage de deux PSA (à base élastomère ou acrylique) en corrélant la dissipation locale de l'énergie avec la déformation des PSA. La majorité de l'énergie est dissipée lorsque la déformation des PSA est maximale. L'allure des courbes de comportement dépend du caractère élastomère/acrylique de l'adhésif et l'énergie dissipée est proportionnelle à l'aire de contact avec le substrat.