La dynamique de filaments flexibles individuels en écoulement visqueux est une étape essentielle pour comprendre et contrôler la rhéologie de nombreux fluides complexes. Cette dynamique sous-tend également une multitude de processus biophysiques allant de la propulsion des micro-organismes aux écoulements intracellulaires. Cette thèse présente des expériences systématiques permettant d’étudier la dynamique de filaments flexibles browniens dans un écoulement visqueux. Nous avons choisi d’utiliser un biopolymère, l’actine, comme système modèle de filaments. Sa longueur typique varie de 1 à 100 μm, il est flexible à ces échelles avec une longueur de persistance de l’ordre de 20μm, à cause de ses petites dimensions, il est soumis aux forces Browniennes avec des fluctuations en flexion, et enfin il peut être marqué en fluorescence. Nous utilisons des dispositifs microfluidiques associés à des systèmes de contrôle d’écoulements, un microscope optique équipé́ avec une platine motorisée pour réaliser des expériences contrôlées permettant de suivre la dynamique des filaments d’actine dans un écoulement de cisaillement pur et dans un écoulement élongationnel. Pour les expériences en cisaillement pur, des simulations reproduisant les conditions expérimentales ont aussi été́ menées en utilisant la théorie des poutres inextensibles d’Euler-Bernoulli et la théorie non locale des corps élancés en présence de fluctuations Browniennes et sont en accord quantitatif avec les résultats expérimentaux. Nous montrons que la dynamique des filaments dans ce système est principalement régie par le nombre élasto-visqueux, nombre sans dimension comparant les forces de trainée visqueuses aux forces de flexion élastiques, les fluctuations thermiques ne jouant qu’un rôle secondaire. Nous présentons une caractérisation complète des différents modes de déformation subies par le filament pendant une rotation ainsi que des transitions entre les différents modes. Dans la géométrie élongationnelle, nous avons choisi un canal hyperbolique optimisé pour permettre de longs temps de résidence sous taux de déformation constant. Nous avons observé́ directement la suppression des fluctuations transverse dans la partie extensionnelle tandis que nous observons, dans la partie compressive la formation de structures hélocoïdales tridimensionnelles après le flambage du filament. Pour finir, ce manuscrit de thèse décrit des développements expérimentaux permettant de fabriquer des suspensions de filaments d’actine relativement monodisperse en taille ainsi que des résultats préliminaires sur des effets rhéofluidifiants. Au bilan, les résultats présentes dans ce manuscrit pose les premières pierres de travaux futurs en direction de l’étude de la dynamique de ces filaments dans des écoulements plus complexes comme des écoulements de Poiseuille ou oscillants. Ils permettent aussi d’envisager des études sur le lien entre déformations de particules et propriétés des suspensions diluées d’objets flexibles et Brownien, lien encore peu étudié du point de vue expérimental. / The dynamics of individual flexible filament in a viscous flow is the key to deciphering the rheolog- ical behavior of many complex fluids and soft materials. It also underlies a wealth of biophysical processes from flagellar propulsion to intracellular streaming. This thesis presents systematic exper- iments to investigate the dynamics of flexible and Brownian filaments in viscous flows. Biopolymer actin has been chosen to be our experimental model filament: its typical length can be varied from 1 to 100 μm, it is flexible at these dimensions with a persistence length in the order of 20μm, it is Brow- nian due to its small diameter with bending fluctuations and it can be labelled by fluorescent dye. Microfluidic channels and flow control systems are combined to optical microscope with automated stage to carry out well-controlled experiments on the diverse dynamics of actin filaments in shear flow and pure straining flow. In shear flow, simulations matching the experimental conditions have also been performed using inextensible Euler-Bernoulli beam theory and non-local slender body hy- drodynamics in the presence of thermal fluctuations and agree quantitatively with the experimental results. We demonstrate that filament dynamics in this flow geometry is primarily governed by a dimension- less elasto-viscous number comparing viscous forces to elastic forces with thermal fluctuations only playing a secondary role. We present a complete characterization of the different modes of defor- mation undergone by the filament while rotating as well as of the transitions between these different modes. In pure straining flow, we opt to use an optimized hyperbolic channel to allow long resi- dence time at constant strain rate to be applied. We directly observe the suppression of transverse fluctuations in the extensional part of the hyperbolic channel while we observe, in the compressive part of the flow, the formation of three dimensional helical structures subsequent to the initial buck- ling of the filament. Finally, this thesis manuscript also reports on experimental developments to fabricate suspensions of actin filament with a narrow distribution of lengths and on preliminary re- sults on shear-thinning effects. All together the results presented here pave the way of future studies towards the understanding of filament dynamics in more complex flows, as Poiseuille flows or oscil- latory flows, as well as towards establishing the link between filament deformations and rheological response in dilute suspensions of flexible Brownian filaments, which remains nearly unexplored from an experimental point of view.

Lecithin wird unter anderem zur Steuerung der rheologischen Eigenschaften von Lebensmittelsuspensionen wie zum Beispiel Schokolade eingesetzt. In erster Linie findet dabei Sojalecithin Verwendung, wogegen die Wirkungen von Lecithinen aus Sonnenblumen oder Raps unzureichend dokumentiert sind. Anhand von Untersuchungen an Modellsuspensionen werden Wirkungsbeziehungen von Lecithin auf mikrostruktureller Ebene beleuchtet, um Ursachen für dessen Funktionalität in ölbasierten Suspensionen abzuleiten. Darüber hinaus erfolgt ein Vergleich der Wirkung von Soja-, Raps- und Sonnenblumenlecithin auf rheologische, sensorische und morphologische Eigenschaften von Schokolade. Rheologische Untersuchungen an Zucker/Öl- und Glaskugel/Öl-Suspensionen verdeutlichen den Einfluss der Suspensionsbestandteile auf die Wirkung von Lecithin in ölbasierten Suspensionen. Sedimentationsanalysen an Zucker/Öl-Suspensionen zeigen, dass die Reduktion der rheologischen Parameter mit der Senkung des Sedimentvolumens und einer verstärkt polydispersen Sedimentation einhergeht. Glaskugel/Öl-Suspensionen bilden im Vergleich zu Zucker/Öl-Suspensionen ein deutlich kompakteres Sediment, was auf geringer ausgeprägte Interaktionen zwischen den Glaspartikeln hindeutet und durch Untersuchungen mittels Rasterkraftmikroskop bestätigt wird. Die Anreicherung des Dispersionsmediums mit Lecithin führt zur Adsorption von grenzflächenaktiven Molekülen an der fest/flüssig-Grenzfläche und reduziert die adhäsiven Kräfte zwischen Zuckeroberflächen. In Zucker/Sojaöl-Suspensionen zeigen die Phospholipide Phosphatidsäure, Phosphatidylcholin und Phosphatidylethanolamin im Vergleich zu Sojalecithin eine geringer ausgeprägte Funktionalität bei kleinen Phospholipidkonzentrationen. Soja-, Raps- und Sonnenblumenlecithine besitzen in dunkler und in milchhaltiger Schokoladenmasse lediglich hinsichtlich ihrer Wirkung auf die Fließgrenze leichte Unterschiede. Die Präparate zeigen keine verallgemeinerbaren Wirkunterschiede auf die Fettkristallmorphologie und die Textur von gelagerter dunkler und milchhaltiger Schokolade. Des Weiteren lassen sensorische Untersuchungen keine signifikant ausgeprägte Präferenz für dunkle oder milchhaltige Schokolade erkennen, wenn die Probe mit Soja-, Raps- oder Sonnenblumenlecithin versetzt wird. Die Ergebnisse zeigen, dass die Reduktion der adhäsiven Kräfte zwischen Zuckerpartikeln eine Ursache für die Senkung der rheologischen Parameter und des Sedimentvolumens von Zucker/Öl-Suspensionen darstellt. Außerdem ist zu erkennen, dass bei geringen Phospholipidkonzentrationen synergetische Effekte zwischen unterschiedlichen grenzflächenaktiven Substanzen zu einem Anstieg der Funktionalität des eingesetzten Präparates führen können. Darüber hinaus ist festzustellen, dass Soja-, Raps- und Sonnenblumenlecithin die rheologischen, sensorischen und morphologischen Eigenschaften von Schokolade in gleichem Maß beeinflussen. / Lecithin is used in the food industry, for example to control the rheological properties of oil-based suspensions, such as chocolate. First and foremost, soybean lecithin is used, whereas the effects of possible alternatives, such as lecithin from sunflower or canola, are still insufficient documented. On the basis of model suspensions the effect of lecithin on the microstructural level will be investigated to derive causes of the functionality of the surfactant in oil-based suspensions. Additionally, a comparison is made regarding the effects of soybean lecithin, canola lecithin and sunflower lecithin on the rheological and morphological properties as well as on sensory characteristics of chocolate. Rheological studies illustrate the influence of the suspension components to the action of lecithin in oil-based suspensions. While, in sugar/oil-suspensions, lecithin reduces apparent viscosity and yield stress, the effect of the surfactant in glass sphere/oil-suspensions depends on the dispersion medium. Sedimentation analyses of sugar/oil-suspensions show that the reduction of the rheological parameters coincides with the reduction of the sediment volume and an increased polydisperse sedimentation. The sediment of glass sphere/oil-suspensions is more compact in comparison to sugar/oil-suspensions, indicating less pronounced interactions between glass spheres. Investigations using atomic force microscopy show the less pronounced interactions between glass spheres. While interactions (adhesive forces) are detectable between sugar surfaces dispersed in oil, no interactions can be determined between glass surfaces. The enrichment of the dispersion medium with lecithin results in the adsorption of the surfactants at the sugar surface and reduces the adhesive forces. In sugar/soybean oil suspensions and at low phospholipid concentrations the results indicate a less pronounced functionality of the individual phospholipids, phosphatidylcholine, phosphatidylethanolamine and phosphatidic acid in comparison to soybean lecithin. In dark chocolate and milk chocolate soybean lecithin, canola lecithin and sunflower lecithin reduces apparent viscosity at low to medium shear rate in the same way. In contrast, small differences in terms of their effect on the yield stress are observed. The lecithins do not show differences regarding their impact on fat crystal morphology and texture of stored dark chocolate and milk chocolate. Furthermore, in sensory studies, no significant preference differences were detectable in case of dark chocolate or milk chocolate containing soybean lecithin, canola lecithin or sunflower lecithin. The results show that the reduction of the adhesive forces between sugar particles causes the reduction of rheological parameters and the sediment volume of sugar/oil-suspensions. Furthermore, at low phospholipid concentrations possible synergistic effects between different surfactants can lead to an increase of the functionality of suractants. Additionally it can be concluded that soybean lecithin, canola lecithin and sunflower lecithin affect the rheological and morphological properties as well as the sensory characteristics of chocolate in equal measure.

As the aging population is increasing worldwide, so is the prevalence of neurodegenerativediseases such as Alzheimer’s disease (AD), Parkinson’s disease (PD), frontotemporal dementia(FTD) and amyotrophic lateral sclerosis (ALS). Reliable biomarkers able to aid the diagnosis anddifferentiation of these diseases are needed in order to start the right treatment as early as possible.Due to its representative state of the central nervous system, cerebrospinal fluid (CSF) is afavorable sample material for biomarker discovery within neurodegenerative diseases. Alteredprotein levels of this body fluid might serve as a biomarker, but further validation of earlierfindings is needed. The aim of this project was to validate earlier studies suggesting potentialprotein biomarkers in CSF. From a list of 80 potential biomarkers in the CSF of patient samples,eight were chosen to be included in this validation effort. By utilizing a suspension bead array ina sandwich assay setup, 21 antibodies were tested in an initial screening. Antibody pairs that couldmeasure the protein levels in a dilution dependent manner was further optimized before individualpatient samples were analyzed. Sandwich assays targeting the three proteins Amphiphysin(AMPH), Chitotriosidase-1 (CHIT1) and Beta-synuclein (SNCB) were successfully developed andcorrelated to earlier generated data using a suspension bead array with a single binder setup.Therefore, the earlier findings of elevated levels of AMPH and SNCB in AD patients and CHIT1in ALS patients were successfully validated. / Prevalensen av neurodegenerativa sjukdomar såsom Alzheimers sjukdom (AD), Parkinsonssjukdom (PD), frontallobsdemens (FTD) och amyotrofisk lateralskleros (ALS) ökar i takt med denåldrande populationen. Pålitliga biomarkörer som kan hjälpa till vid diagnostiseringen av dessasjukdomar behövs för att starta rätt behandling så tidigt som möjligt. Ryggmärgsvätska, enkroppsvätska tillhörande det centrala nervsystemet, kan ge en inblick i det centrala nervsystemetstillstånd. Förändrade proteinnivåer i denna kroppsvätska skulle därför kunna fungera sombiomarkörer. Målet i detta projekt var att validera tidigare föreslagna proteinbiomarkörer iryggmärgsvätska. Utifrån en lista av 80 tidigare analyserade proteiner i ryggmärgsvätska hospatienter, inkluderades åtta proteiner i detta valideringsförsök. En antikroppsbaserad så kalladsandwich assay användes i en suspension bead array för att testa 21 stycken antikroppar i ett initialtscreeningsförsök. Antikroppspar som kunde mäta proteinnivåer på ett spädningsberoende vis i detinitiala screeningsförsöket optimerades vidare innan den utvecklade sandwich assayn användes föratt analysera proteinnivåer i individuella prover. Sandwich assays gentemot Amphiphysin(AMPH), Chitotriosidase-1 (CHIT1) och Beta-synuclein (SNCB) kunde bli framtagna ochkorrelerade gentemot tidigare genererat data från en single binder assay på ett framgångsrikt sätt.Projektet kunde därmed validera tidigare fynd som indikerat förhöjda nivåer av AMPH och SNCBi AD patienter, samt förhöjda nivåer av CHIT1 i ALS patienter.

Depuis leurs premières applications par la NASA dans les années 60, les procédés aux plasmas thermiques se sont de plus en plus orientés vers la fabrication de matériaux spécialisés et à haute valeur ajoutée, comme les nano-poudres, les produits sphéroïdisés et les céramiques. La projection de suspension par plasma est l'une des techniques les plus récentes dans ce domaine et elle permet de traiter thermiquement une grande variété de réactifs et de réaliser des revêtements dont les propriétés physico-chimiques dépendent des produits de départ, des phénomènes en vol (lors du traitement thermique) ainsi que des phénomènes liés à la formation du revêtement projeté. Ce travail s'intéresse à la projection de suspensions de nickel dans un réacteur de projection par plasma inductif afin de vérifier et d'estimer la relation qui existe entre des paramètres opératoires choisis et une propriété physique des produits finis: la porosité. Cette étude consiste à réaliser des dépôts de nickel sur un substrat choisi et à observer la morphologie du revêtement métallique obtenu. La revue bibliographique des travaux réalisés dans les mêmes laboratoires a permis de mettre en exergue les principaux paramètres affectant la qualité du revêtement. Des tests préliminaires séparés ont été réalisés pour choisir la composition de la suspension et les paramètres d'atomisation optimaux avant de les intégrer au procédé de revêtement en question. Les échantillons fabriqués sont analysés par traitement d'images obtenues par microscopie à balayage d'électrons ainsi que par une méthode d'immersion. Une approche combinatoire permettra d'évaluer l'effet de la combinaison de certains réactifs et de post-traitements sur la porosité des revêtements de nickel obtenus. Les résultats obtenus montrent que les paramètres tels que la puissance utilisée et la méthode de refroidissement affectent les propriétés du revêtement et les porosités obtenues pour les conditions opératoires choisies varient entre 10% et 50%.

In this study nanometric iron carbide particles were produced by using an induction thermal plasma reactor. There are several applications for iron carbide particles in research and industry, such as in ferrofluids, magnetic recording and biosensors. We are focused in this project on its application as catalyst for Fischer-Tropsch reaction. Two different injection methods were used in this study. Suspension injection was used because of its capability to inject heterogeneous precursors, and solid injection was used to inject reactants with any desired molar ratio. The effect of several process parameters was investigated (plate power, injection rate, probe position, particle size and reactant ratio) and composition and morphology of produced powder were characterized using several characterization techniques including X-ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM), Transmission Electron Microscopy (TEM), Thermogravimetric Analysis (TGA), and specific surface area measurement using BET method. XRD results showed that the produced powder has about 50% of iron carbide alongside other phases such as pure iron, austenite and graphite. SEM and TEM images revealed that nanometric particles with a diameter between 10-50 nm were produced alongside larger particles with diameter between 1 to 3 [micrometer]. High resolution TEM images showed that the produced nanometric particles have a core-shell structure and that they are embedded in an amorphous carbon. A new method has also been developed to collect the produced nanopowder in a liquid in order to minimize nanoparticle dispersion into the air, and protect pyrophoric nanoparticles from air exposure.

Ce document présente le travail effectué et les résultats obtenus dans le cadre d'un projet visant à associer une technique nouvellement développée, le suivi des biomarqueurs endogènes permettant l'estimation de la concentration cellulaire de cultures végétales en suspensions, à un modèle mathématique décrivant l'évolution de ces cultures en fonction de la consommation des différents nutriments disponibles. Cette association permet d'obtenir une estimation des conditions de cultures cellulaires en temps réel dont la mesure ne peut actuellement être effectuée que par échantillonnages. Les temps d'expériences requis pour obtenir les mesures sont toutefois trop longs pour pouvoir effectuer un contrôle des conditions de cultures advenant une déviation du procédé. L'intérêt de ce projet se situe à deux endroits. Premièrement, la simplicité, la rapidité et l'efficacité de la technique de suivi des biomarqueurs endogènes permet le suivi en temps réel de la quantité de cellules lors de la culture (concentration cellulaire et biomasse). Or, en raison des particularités des cultures de cellules végétales, en particulier l'agglomération cellulaire, il est très difficile d'obtenir une estimation fiable de la concentration cellulaire. Présentement, il n'existe pas de technique commercialement disponible pour effectuer ce suivi. D'où l'intérêt de la méthode des biomarqueurs endogènes. Ensuite, l'association de ces mesures avec un modèle mathématique permet d'obtenir un outil décrivant l'évolution de la culture et de variables importantes qui l'influencent. Le modèle étant indépendant de la technique des biomarqueurs endogènes, il est possible de suivre un grand éventail de procédés et de variables en suivant la même méthodologie, en modifiant le modèle utilisé. Ce projet utilise un cas précis, la culture d'Arabidopsis thaliana dans un milieu standard avec un modèle relativement simple. Cependant, la même démarche peut être appliquée pour d'autres systèmes avec d'autres types d'organismes. Le travail présenté ici ouvre donc la voie à une meilleure compréhension des cultures cellulaires en générale et pourrait permettre l'optimisation de procédés jusqu'ici difficilement contrôlables dû au manque d'information disponible.

MScEng / This project entails the design and development of a new 2-DOF articulated dump truck (ADT) suspension seat. A study of the ADT vibration environment was conducted using data measured with accelerometers inside the cabin. With the system’s required operational capabilities determined, the concept design phase resulted in a feasible concept. The first prototype was manufactured based on the initial set of specifications. A variety of numerical modelling techniques were used to analyse and evaluate the seat’s dynamic response. Vertical and lateral laboratory tests of the suspension seat with human occupants were completed. The vertical lumped parameter model of the suspension seat with a human occupant gave good correlation with the laboratory measured frequency response. A broad band input signal, and not the ISO 7096 (2000) EM1 signal, was used to obtain the frequency response used to verify the lumped parameter model. The SEAT values for the ISO 7096 (2000) EM1 signal and various ADT road conditions were calculated using the lumped parameter models for a small, medium and large subject, the same three subjects used in the laboratory tests. SEAT values using the ISO 7096 (2000) EM1 signal of 0.94, 0.93 and 0.88 were obtained for the small, medium and large subjects. The lowest SEAT values obtained using the road data were 0.63, 0.56 and 0.48 for the small, medium and large subjects. The transmissibility curves determined from the lateral laboratory tests were used to calculate the SEAT values for the lateral ADT cabin vibrations. The lowest SEAT values obtained were 0.83, 0.83 and 0.82 obtained for the small, medium and large subjects. After all the results from the testing and modelling were evaluated the design was assessed. All the data and information collected was used as input for the design of a second prototype, which was not manufactured. Not all the set specifications were achieved for the first prototype, but the new suspension seat gave comparable vertical vibration isolation performance to that of expensive commercially available ADT suspension seats. The lateral suspension demonstrated good lateral vibration isolation and is a feature not currently available in current ADT suspension seats.

Thesis (MScEng (Mechanical and Mechatronic Engineering))--University of Stellenbosch, 2005. / In this document the reduced order simulation and optimisation of the passive suspension systems of a locally produced forty ton articulated dump truck is discussed. The linearization of the suspension parameters were validated using two and three dimensional MATLAB models. A 24 degree-of-freedom, three dimensional ADAMS/VIEW model with linear parameters was developed and compared to measured data as well as with simulation results from a more complex 50 degree-of-freedom non-linear ADAMS/CAR model. The ADAMS/VIEW model correlated in some aspects better with the experimental data than an existing higher order ADAMS/CAR model and was used in the suspension system optimisation study. The road profile over which the vehicle was to prove its comfort was generated, from a spatial PSD (Power Spectral Density), to be representative of a typical haul road. The weighted RMS (Root Mean Squared) and VDV (Vibration Dose Value) values are used in the objective function for the optimisation study. The optimisation was performed by four different algorithms and an improvement of 30% in ride comfort for the worst axis was achieved on the haul road. The improvement was realised by softening the struts and tires and hardening the cab mounts. The results were verified by simulating the optimised truck on different road surfaces and comparing the relative improvements with the original truck’s performance.

Thesis (MScEng)--Stellenbosch University, 2012. / ENGLISH ABSTRACT: Multi-vesiculated particles (MVP) are synthetic insoluble polymeric particles containing a multitude of vesicles (micro-voids). The particles are generally produced and used as a suspension in an aqueous fluid and are therefore readily incorporated in latex paints as opacifiers. The coarse or suede MVP have a large volume-mean diameter (VMD) generally in the range of 35-60μm, the large VMD makes them suitable for textured effect paints. The general principle behind the MVP technology is as the particles dry, the vesicles drain of liquid and fill with air. The large refractive index difference between the polymer shell and air result in the scattering of incident light which give the MVP their white opaque appearance making them suitable as an opacifier for the partial replacement of TiO2 in coating systems. Whilst the coarse MVP have been successfully commercialized, insufficient understanding of the influence of the MVP system parameters on the final MVP product characteristics coupled with the MVP’s sensitivity towards the unsaturated polyester resin (UPR) resulted in a product with significant quality variation. On the other hand these uncertainties provided the opportunity to model and optimise the MVP system through developing a better understanding of the influence of the MVP system parameters on the MVP product characteristics, developing a model to mathematically describe these relationships and to optimise the MVP system to achieve the product specifications whilst simultaneously minimising the variation observed in the product characteristics. The primary MVP characteristics for this study were the particle size distribution (quantified by the volume-mean diameter (VMD)) and the reactor buildup.1 The approach taken was to analyse the system determining all possible system factors that may affect it, and then to reduce the total number of system factors by selecting those which have a significant influence on the characteristics of interest. A model was then developed to mathematically describe the relationship between these significant factors and the characteristics of interest. This was done utilising a set of statistical methods known as design of experiments (DoE). A screening DoE was conducted on the identified system factors reducing them to a subset of factors which had a significant effect on the VMD & buildup. The UPR was characterised by its acid value and viscosity and in combination with the identified significant factors a response surface model (RSM) was developed for the chosen design space, mathematically describing their relationship with the MVP characteristics. Utilising a DoE method known as robust parameter design (specifically propagation of error) an optimised MVP system was numerically determined which brought the MVP product within specification and simultaneously reduced the MVP’s sensitivity to the UPR. The validation of the response surface model indicated that the average error in the VMD prediction was 2.16μm (5.16%) which compared well to the 1.96μm standard deviation of replication batches. The high Pred-R2 value of 0.839 and the low validation error indicates that the model is well suited for predicting the VMD characteristic of the MVP system. The application of propagation of error to the model during optimisation resulted in a MVP process and formulation which brought the VMD response from the standard’s average of 44.56μm to the optimised system’s average of 47.84μm which was significantly closer to the desired optimal of 47.5μm. The most notable value added to the system by the propagation of error technique was the reduction in the variation around the mean of the VMD, due to the UPR, by over 30%1 from the standard to optimised MVP system. In addition to the statistical model, dimensional analysis, (specifically Buckingham-Π method) was applied to the MVP system to develop a semi-empirical dimensionless model for the VMD. The model parameters were regressed from the experimental data obtained from the DoE and the model was compared to several models sited in literature. The dimensionless model was not ideal for predicting the VMD as indicated by the R2 value of 0.59 and the high average error of 21.25%. However it described the VMD better than any of the models cited in literature, many of which had negative R2 values and were therefore not suitable for modelling the MVP system. / AFRIKAANSE OPSOMMING: Sintetiese polimeer partikels wat veeltallige lugblasies huisves en omhul, staan beter bekend as MVP (verkort vanaf die Engelse benaming, "multi-vesiculated particles"). Tipies word hierdie partikels berei en gestabiliseer in 'n waterige suspensie wat dit mengbaar maak met konvensionele emulsie sisteme en dit dus in staat stel om te funksioneer as 'n dekmiddel in verf. Deur die volume gemiddelde deursnee (VGD) te manipuleer tot tussen 35 en 60μm, word die growwe partikels geskik vir gebruik in tekstuur verwe, soos byvoorbeeld afwerkings met 'n handskoenleer (suède) tipe tekstuur. Die dekvermoë van MVP ontstaan soos die partikels droog en die water in die polimeer partikel vervang word met lug. As gevolg van die groot verskil in brekingsindeks tussen die polimeer huls en die lugblasies, word lig verstrooi in alle rigtings wat daartoe lei dat die partikels wit vertoon. Dus kan die produk gebruik word om anorganiese pigmente soos TiO2 gedeeltelik te vervang in verf. Alhoewel growwe MVP al suksesvol gekommersialiseer is, bestaan daar nog net 'n beperkte kennis oor die invloed van sisteem veranderlikes op die karakteristieke eienskappe van die finale produk. Dit volg onder andere uit waarnemings dat die kwaliteit van die growwe MVP baie maklik beïnvloed word deur onbekende variasies in die reaktiewe poliëster hars wat gebruik word om die partikels te maak. Dit het egter die geleentheid geskep om die veranderlikes deeglik te modeleer en te optimiseer om sodoende 'n beter begrip te kry van hoe eienskappe geaffekteer word. 'n Wetenskaplike model is opgestel om verwantskappe te illustreer en om die sisteem te optimiseer sodat daar aan produk spesifikasies voldoen word, terwyl produk variasies minimaal bly. Die oorheersende doel in hierdie studie was om te fokus op partikelgrootte en verspreiding (bepaal met behulp van die VGD) as primêre karakteristieke eienskap, asook die graad van aanpaksel op die reaktorwand gedurende produksie. Vanuit eerste beginsel is alle moontlike veranderlikes geanaliseer, waarna die hoeveelheid verminder is na slegs dié wat die karakteristieke eienskap die meeste beïnvloed. Deur gebruik te maak van eksperimentele ontwerp is die wetenskaplike model ontwikkel wat die effek van hierdie eienskappe statisties omsluit. 'n Afskerms eksperimentele ontwerp is uitgevoer om onbeduidende veranderlikes te elimineer van dié wat meer betekenisvol is. Die hars is gekaraktiseer met 'n getal wat gebruik word om die aantal suur groepe per molekuul aan te dui, asook die hars se viskositeit. Hierdie twee eienskappe, tesame met ander belangrike eienskappe is gebruik om 'n karakteristieke oppervlakte model te ontwikkel wat hul invloed op die VGD van die partikels en reaktor aanpakking beskryf. Deur gebruik te maak van 'n robuuste ontwerp, beter beskryf as 'n fout verspreidingsmodel, is die MVP sisteem numeries geoptimiseer. Dit het tot gevolg dat die MVP binne spesifikasie bly en die VGD se sensitiwiteit vir variasie in die hars verminder het. Geldigheidstoetse op die oppervlakte model het aangetoon dat die gemiddelde fout in VGD 2.16μm (5.16%) was. Dit is stem goed ooreen met die 1.96μm standaard afwyking tussen herhaalde lopies. Hoë Pred-R2 waardes (0.839) en lae geldigheidsfout waardes het getoon dat die voorgestelde model die VGD eienskappe uiters goed beskryf. Toepassing van die fout verspreidingsmodel gedurende optimisering het tot gevolg dat die VGD vanaf die standaard gemiddelde van 44.56μm verskuif het na die geoptimiseerde gemiddelde van 47.84μm. Dit is aansienlik nader aan die verlangde optimum waarde van 47.5μm. Die grootste waarde wat toegevoeg is na afloop van hierdie studie, is dat die afwyking rondom die gemiddelde VGD, toegeskryf aan die eienskappe van die hars, verminder het met oor die 30%1 (vanaf die standaard tot die optimiseerde sisteem). Verdere dimensionele analise van die sisteem deur spesifiek gebruik te maak van die Buckingham-Π metode het gelei tot die ontwikkeling van 'n semi-empiriese dimensielose VGD model. Regressie op eksperimentele data verkry uit die eksperimentele ontwerp is vergelyk met verskeie modelle beskryf in ander literatuur bronne. Hierdie dimensionele model was nie ideaal om die VGD te beskryf nie, aangesien die R2 waarde 0.59 was en die gemiddelde fout van 21.25% relatief hoog was. Nietemin, hierdie model beskryf die VGD beter as enige ander model voorgestel in die literatuur. In talle gevalle is negatiewe R2 waardes verkry, wat hierdie literatuur modelle geheel en al ongeskik maak vir toepassing in die MVP sisteem.

Les suspensions magnétiques passives fonctionnent grâce aux forces d'attraction ou de répulsion exercées entre des aimants permanents. Après avoir donné un panorama des différentes configurations possibles de suspensions magnétiques, le calcul des interactions entre des aimants permanents a été développé. Les calculs sont effectués à des parallélépipèdes aimantés, pour lesquels l'aimantation est représentée par des distributions de charges ou de pôles (approche coulombienne). L'ensemble des interactions (énergie, forces, couples,...etc.) a été calculé par des méthodes entièrement analytiques – une partie importante de ces résultats sont originaux.-