Thesis (Ph. D.)--Oregon State University, 1999. / Typescript (photocopy). Includes bibliographical references (leaves 58-59). Also available on the World Wide Web.

Thesis (M.S.)--Ohio State University, 1959. / Includes bibliographical references. Available online via OhioLINK's ETD Center

Thesis (Ph. D.)--Ohio State University, 1948. / Vita. Includes bibliographical references (leaves 42-43). Available online via OhioLINK's ETD Center

Thesis (M. Sc.)--University of Hong Kong, 2003.

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Les interfaces dans les modèles de percolation et d'Ising jouent un rôle crucial dans la compréhension de ces modèles et sont au coeur de plusieurs problématiques : la construction de Wulff, le mouvement par courbure moyenne, la théorie du SLE. Dans son célèbre article de 1972, Roland Dobrushin a montré que le modèle d'Ising en dimension d ≥ 3 admet une mesure de Gibbs qui n'est pas invariante par translation à l'aide d'une étude sur l'interface entre le haut et le bas d'une boîte droite de taille finie. Le cas d'une boîte penchée est très différent et plus difficile à analyser. Nous proposons dans cette thèse une nouvelle définition de l'interface. Cette définition est construite dans le modèle de percolation Bernoulli à l'aide d'un couplage dynamique de deux configurations. Nous montrons que cette interface est localisée autour des arêtes pivot à une distance d'ordre de ln²n dans une boîte de taille n. Notre méthode de preuve utilise les chemins espace-temps, qui permettent de contrôler la vitesse de déplacement de l'interface. Nous montrons aussi que la vitesse des arêtes pivot est au plus de l’ordre de ln n. Nous étendons ces résultats au modèle de FK-percolation, nous montrons aussi la localisation de l'interface à distance d'ordre ln²n autour des arêtes pivot. En utilisant une modification du couplage classique d'Edwards-Sokal, nous obtenons des résultats analogues sur la localisation de l'interface dans le modèle d'Ising. / The interfaces in the percolation and Ising models play an important role in the understanding of these models and are at the heart of several problematics: the Wulff construction, the mean curvature motion and the SLE theory. In his famous 1972 paper, Roland Dobrushin showed that the Ising model in dimensions d ≥ 3 has a Gibbs measure which is not invariant by translation by studying the interface between the top and the bottom of a straight finite box. The case of a tilted box is very different and more difficult to analyse. In this thesis, we propose a new definition of the interface. This definition is constructed in the Bernoulli percolation model with the help of a dynamical coupling between two configurations. We show that this interface is localized around the pivotal edges within a distance of order ln²n inside a box of size n. The proof relies on space-time paths which allow us to control the speed of the interface. We also show that the speed of the pivotal edges is at most of order ln n. We extend these results to the FK-percolation model, we also show the localization of the interface at distance of order ln²n around the pivotal edges. Using a modification of the classical Edwards-Sokal coupling, we obtain analogous results on the localization of the interface in the Ising model.

Une grande variabilité de déchets contenants des nanomatériaux sont largement produits partout dans le monde. En fin de vie, la lixiviation de ces déchets entreposés en décharge, conduit à l’émission de contaminants (organiques et métalliques) dont les modes de transport diffèrent largement selon leurs interactions avec les ligands du milieu traversé. L’union européenne souhaite promouvoir à long terme la réduction progressive des rejets de contaminants dans l'environnement et le Ministère de l’Ecologie projette de mettre en place des normes spécifiques limitant les émissions de nanoparticules. Or, à ce jour, peu de données sont disponibles sur les quantités de contaminants potentiellement émis par les déchets et sur leur capacité de transport. En particulier, les contaminants présents sous forme nanoparticulaires, facilement bioassimilables, ont un comportement dynamique mal identifié et donc peu prévisible.La complexité et la variabilité dans la composition des déchets et des nanomatériaux impliquent l'étude d'un large panel d'entre eux ; ainsi, notre travail a porté sur la quantification de l'émission des nanoparticules au cours de leur vieillissement à partir de différents déchets (résidus de boues rouges, boues de station d’épuration, sédiments marins et Mâchefers d'Incinérations d’Ordures Ménagères MIOMs) ainsi que leur transport à travers un milieu poreux.Nous avons identifié les éléments métalliques fortement présents sous forme colloïdale et leur devenir après 1 an et demi de vieillissement. Les tests de transport des nanoparticules, menés par des expériences de percolation en colonne, ont montré que le transport de nanoparticules métalliques a été facilité dans certains cas, dans d’autres, plus classiquement ralenti. Par microscopie Electronique à Balayage, nous avons montré que de nombreux métaux étaient couplés avec des oxydes d'aluminium et de fer ainsi que des substances organiques naturelles de type humiques. / Great variability of nanomaterials wastes are widely produced throughout the world. At the end of their life, the leaching of the wastes stored in landfills, leads to the emission of contaminants (organic and metallic) which modes of transport differ widely according to the interactions they have with ligands present in the medium. The European Union wants to promote long-term gradual reduction of contaminant releases to the environment and the Ministry of Ecology plans to establish specific standards limiting emissions of nanoparticles. But to date, limited data are available on the quantities of contaminants potentially emitted by wastes and their transport capacity. In particular, the contaminants present in nanoparticulate form, easily bioavailable, have a dynamic behavior misidentified and therefore unpredictable.The complexity and variability in the composition of waste and nanomaterials involve the study of a wide range of them; so, our work has focused on quantifying the emission of nanoparticles during their aging from various wastes (red mud residues, sewage sludge, marine sediments and domestic wastes incineration bottom ash MIOMs) and their transport through a porous medium.We identified metallic elements largely present in colloidal form and their fate after 1½ years of aging. Transport tests of nanoparticles led by column percolation experiments have shown that the transport of the metal nanoparticles is facilitated in some cases, in others, more typically slowed down. Scanning Electron Microscopy have shown that many metals were associated with aluminum and iron oxides and natural organic humic-like substances.

Les travaux présentés relèvent d'une branche des probabilités que l'on appelle la mécanique statistique.<br />L'idée générale est que l'on étudie des systèmes infinis de particules en essayant d'établir le lien entre les propriétés microscopiques (par exemple l'interaction entre des particules proches) et les propriétés macroscopiques (par exemple<br />les caractéristiques à grande échelle des mesures d'équilibre.)<br /><br />Ce mémoire se divise en trois parties:<br />- Mesures de Gibbs et champs gaussiens<br />- Percolation et mesures de Gibbs<br />- Percolation de premier passage et compétition<br /><br />La première partie<br />traite des mesure de Gibbs gaussiennes, classiques et quantiques.<br />On y étudie finement la structure de l'ensemble des mesures de Gibbs<br />classiques (\resp quantiques) dont le support est raisonnable ainsi que les dynamiques stochastiques de gradient canoniquement associées. Une attention particulière est accordée à l'influence de la transition de phase.<br /><br />La deuxième partie traite de problèmes associant percolation et mesure de<br />Gibbs, à savoir l'existence de transition de percolation dans des modèles issus<br />de perturbations d'interactions quadratiques et des théorèmes de limite centrale pour la répartition des phases dans les modèles d'Ising et de Potts.<br /><br />La troisième partie étudie des modèles de percolation de premier passage et<br />des problèmes de compétion associés. On montre en particulier des théorèmes<br />de forme asymptotique et de grandes déviations pour la percolation de premier<br />passage sur l'amas de percolation Bernoulli et l'on étudie des problèmes<br />de coexistence/non-coexistence entre des espèces qui se propagent de manière analogue à ce qui se passe en percolation de premier passage.

In fractured rocks of low permeability, the hydraulic properties of the rock mass are strongly influenced by the connectivity and fracture geometry of the fracture system, the stiffness and deformational properties of fracture surfaces and the geostatic stresses. This dissertation demonstrates through theoretical analysis the sensitivity of fracture connectivity and flow rate to fracture radius, fracture density and measurement scale. Percolation factor and percolation frequency are suggested as indices of connectivity and flow rate. Models of hydromechanical coupling, normal closure and simple geometrical joint systems are proposed to study fracture porosity and fracture permeability and are compared with measured values from published papers. Fracture surface characteristics are expressed as indices of JRC and JCS. The relation between fracture aperture and geostatic stress is also examined. Based on the percolation process, a three dimensional discrete fracture model with statistical parameters of fracture geometry is developed to investigate the relations between the connectivity and flow rate and the percolation factor and percolation frequency. This model has the capability to generate a fracture network and to solve for steady state flow. The flow through each fracture is discretized by the boundary element method. By performing numerical simulation, the percolation threshold was found to be in the range of 0.9 to 2.4 for orthogonal joint sets. There is a rapid increase in flow rate with increasing fracture density or fracture length as the percolation factor reaches the percolation threshold. The percolation factor and percolation frequency are scale-dependent. A fracture network with large fractures and a high fracture density has a high percolation frequency and a high percolation factor. A network with high percolation frequency and percolation factor has a high flow rate. A constitutive model linking the initial conducting aperture, mechanical conducting aperture, JRC, JCS, geostatic stress and fracture geometries can be used to predict fracture porosity and fracture permeability in terms of depth. Preliminary comparison with field data shows that models comprising three orthogonal sets and disc-type fracture models can be used to simulate observed behavior. Fracture porosity and fracture permeability based on a model of three orthogonal sets can be used to predict flow through volcanic rocks. For sedimentary rocks a model incorporating a model of three orthogonal sets and one parallel set can be used with varying levels of confidence.

Ce travail de thèse concerne l’étude de dispersions de nanotubes de carbone (NTC) dans une matrice polymère afin d’obtenir des matériaux nanocomposites avec des propriétés améliorées. Dans la première partie, nous nous sommes intéressés à l’enrobage des NTC par des copolymères à blocs amphiphiles afin de faciliter la dispersion en solution aqueuse. L’influence de la structure chimique, de la composition et de la masse molaire des copolymères sur les propriétés a été étudiée. Dans une deuxième partie, l’incorporation des NTC dans une matrice polymère a été développée. Des procédés par voie aqueuse et par voie fondue ont été choisis afin de contrôler la répartition des NTC dans une matrice modèle de polyoxyde d’éthylène ainsi que dans des de polyéthylène ou de polyméthacrylate de méthyle. L’étude des propriétés physiques, notamment rhéologiques et électriques des nanocomposites à renfort de nanotubes a été réalisée. Ainsi les relations entre l’état des dispersions, la nature de l’enrobage et le mode d’élaboration des composites ont été établies. / This work is concerned with the study of carbon nanotubes (CNT) dispersions in a polymer matrix in order to obtain nanocomposite with unique properties. In the first part, we investigated the CNT wrapping by amphiphilic block copolymers to facilitate their suspension in aqueous solution. Based on the results, we could assess the effect on CNT dispersion quality of the molar mass of copolymers, the nature of the hydrophobic block and the length of hydrophilic block. In the second part, the incorporation of CNTs in polymer matrix was developed. Water or melt processing were chosen to control the distribution of CNTs in various polymer matrices (Polyethylene oxide, polyethylene and polymethyl methacrylate) through a prior wrapping of CNT. The studies of physical properties, including rheological and electrical properties, of nanocomposites were undertaken. Relationships between the state of dispersion, the nature of the coating and the method of preparation of composites were established.