La motivation principale de la présente étude est la compréhension des phénomènes d’agglomération particulaire des systèmes granulaires pharmaceutiques secs dans l’étape de mélange. Une meilleure compréhension des phénomènes d’agglomération est nécessaire puisqu’ils peuvent créer un problème lors de la production pharmaceutique. La traduction de ces connaissances en méthodes peut minimiser les phénomènes d’agglomération non désirés pendant les procédés de production de mélanges particulaires pharmaceutiques secs. Cette étude pourrait contribuer à une meilleure qualité du médicament au patient tout en réduisant les délais et les coûts causés par les mesures correctives en production. Ces travaux de recherche visent à comprendre quelle est la cause fondamentale et quelle est l’influence des différents paramètres sur l’agglomération dans les systèmes granulaires pharmaceutiques secs. L’état de l’art résume les éléments-clés tels que les facteurs intrinsèques, la théorie du mélange particulaire, la ségrégation, la théorie de l’agglomération particulaire, les mécanismes d’agglomération, les forces d’adhésion, les facteurs extrinsèques, les techniques d’analyse de laboratoire et l’analyse multivariée. Plusieurs paramètres pouvant avoir un impact sur l’agglomération lors d’un mélange complexe pharmaceutique ont été étudiés par imagerie dans un tambour rotatif. L’humidité de la poudre favorise l’agglomération, une petite distribution des tailles de particules tend à rendre le mélange cohésif et une valeur élevée de temps de mélange ainsi que de vitesse de rotation du mélangeur tend à désagglomérer. Certaines matières premières ont été identifiées comme problématiques lors de l’ajout dans un mélange. Une forte humidité de 90 %HR du milieu ambiant protège contre la désagglomération. Cependant, tous ces paramètres ont montré des tendances peu significatives. Le temps statique (chargement) est le paramètre dominant ayant eu le plus d’influence sur l’agglomération lors de l’étude du mélange. Étant donné la découverte du fort comportement agglomératif du chlorure de potassium comme résultat, une autre étude paramétrique a permis de comprendre davantage son mécanisme d’agglomération. Les paramètres significatifs de l’étude sont l’humidité de conditionnement, le séchage, le temps de conditionnement et la distribution de taille de particules. La pression exercée à l’échantillon n’est pas un paramètre significatif pour l’agglomération. Le présent mémoire permettra d’enrichir la connaissance dans cette science particulaire et celle de l’agglomération qui sont omniprésentes. Ce mémoire propose deux méthodes pour étudier l’agglomération ; par imagerie en milieu dynamique et par des tests de rupture d’agglomérat en milieu statique. Ce projet démontre le désir et l’initiative canadienne pharmaceutique de poursuivre l’avancement des technologies d’analyse des procédés (PAT) dans les domaines novateurs reliés à l’assurance qualité et à la production. L’industrie pharmaceutique arrivera à mieux maîtriser leur procédé de mélange et à éviter les problèmes engendrés par l’agglomération.

La présence d’argile dans les granulats (sables et graviers), influencent considérablement les propriétés rhéologiques des bétons. Considérant les évolutions techniques apportées au béton ces dernières années, la compréhension des mécanismes de nocivité des argiles est donc d’un intérêt majeur sur le plan industriel. Au cours de cette étude, nous avons scindé la problématique en deux parties, la première s’attardant plus spécifiquement sur les mécanismes d’adsorption aux surfaces des argiles. Une analyse fines des interactions polymere-argile par IR, SAXS-WAXS et mesure d’adsorption a alors permis de valider l’adsorption des superplastifiants par les argiles et le rôle bénéfique de l’utilisation de molécule cationique (F25) pour empêcher leur fixation. La détermination d’un processus d’adsorption par échange cationique de ces molécules explique d’une part leur effet inertant et d’autre part la restructuration des particules d’argile à l’échélle du micron comme du nanométre. Dans un deuxième temps, une étude rhéologique des systèmes granulaires a permis de caractériser l’effet intrinséque de argiles sur les propriétés d’écoulement de ces systèmes. L’étude des suspensions d’argile a démontré le rôle de la rétention d’eau par les argiles. L’anisotropie des particules, caractérisée au moyen de différentes techniques (MET, SAXS-WAXS), permet d’expliquer cette rétention d’eau / Clay minerals which can be found in granular materials strongly influence the rheological properties of fresh concrete. Due to the recent technical evolution of concrete, the understanding of the effect of clays in such systems takes on a significant industrial interest. This study was divided into two part, the first one dealing with the adsorption mechanisms of two polymers onto clay surfaces: a superplasticizer (PCP) and a polycation (F25). IR and SAXS-WAXS analysis together with adsorption measurment revealed that superplasticizer are adsorbed by clays and that the used of polycation inhibites clays-PCP interactions. The adsorption process of F25 onto clays by cationic exchange explains the preferential adsorption of cationic compounds rather than PCP and the restructuration of clay particles at the nano and micronic scale during the adsorption. In a second part, the rheological study of granular suspensions revealed a strong effect of clay particles on the flow behaviors of such systems. The rheological study of pure clay suspensions allowed the modelisation of the effect of clays on granular suspensions using excluded volume. In this case, the anistropic features of clays particles characterized by various technics (TEM, SAXS-WAXS) explains water retention properties of such nanometric minerals

Cette thèse couvre l'auto-assemblage de particules dipolaires (magnétiques/électriques). Ces systèmes sont abondants en physique de la matière condensée (molécules et nanoparticules magnétiques, particules colloïdales magnétiques, bactérie magnétotactique, etc.). Sur un plan fondamental, ils représentent un défi important en raison de l'anisotropie et de la longue portée de l'interaction de paire. Le principal objectif de ce travail de recherche est de prédire les microstructures de ces systèmes en tenant compte de façon adéquate de l'interaction complexe dipôle-dipôle ainsi que des effets stériques et ceux dus à un éventuel confinement. Comprendre et revisiter les interactions de filaments dipolaires tels que des aiguilles et des chaînes faites de billes dipolaires est une première étape importante de cette thèse. En effet, les chaînes sont les constituants élémentaires de nombreux systèmes dipolaires, notamment sous l'effet d'un champ magnétique extérieur appliqué. Ensuite, l'agrégation colonnaire des chaînes dipolaires est examinée, ce qui conduit aussi naturellement à l'étude des cristaux dipolaires massifs où une nouvelle phase est découverte. Le cas plus générique des chaînes hélicoïdales est discuté en considérant les situations limites que sont les chaînes linéaires droites et en zigzag. L'association des chaînes dipolaires, dans le cas bidimensionnel, forme des rubans, puis une monocouche avec un réseau hexagonal. La réponse non triviale d'un tel réseau à un champ magnétique perpendiculaire imposé est aussi étudiée. Il est démontré qu'un réseau rhombique peut être induit de cette façon. Finalement, la sédimentation de particules paramagnétiques dans une monocouche inclinée en présence d'un champ magnétique est explorée via une étude mêlant expériences, théorie et simulations. L'ordre induit par gravité s'avère être une voie prometteuse pour l'élaboration contrôlée de réseaux bidimensionnels / This thesis covers the self-assembly of dipolar (magnetic/dielectric) particles. These systems are abundant in condensed matter physics (magnetic molecules and nanoparticles, magnetic colloidal particles, magnetotactic bacteria, etc). They also represent a fundamental challenge owing to the both long range and anisotropic nature of the pair interaction. The main objective of this research work is to predict the microstructures of these systems by properly handling the intricate dipole-dipole interaction combined with steric and possibly confinement effects. Understanding and revisiting the interaction of dipolar filaments such as needles or chains made up of dipolar beads is a first important achievement in this thesis. Indeed, the chains are the fundamental building blocks of many dipolar systems especially under applied external magnetic field. Then, the columnar aggregation of dipolar chains is investigated which naturally leads to the study of the bulk dipolar crystals. A new phase is discovered there. The more generic case of helical chains is discussed by considering limiting situations such as straight linear chains and zigzag chains. The association of dipolar chains in two-dimensions forms ribbons then a monolayer with triangular lattice symmetry. The interesting response of such a layer to an imposed perpendicular magnetic is addressed as well. It is demonstrated that rhombicity can be induced that way. Finally, sedimenting paramagnetic particles in a tilted monolayer in presence of a magnetic field are investigated by experiments, theory and simulations. The gravity-mediated ordering is found to be a promising route to elaborate tailored two-dimensional patterns