Submitted by Daniel Lucas Zago Caetano (daniel.caetano@sjrp.unesp.br) on 2017-09-29T00:38:30Z No. of bitstreams: 1 caetano_dlz_dr_sjrp.pdf: 13957655 bytes, checksum: 5b96587e7372ab57b53df4f703a1de39 (MD5) / Approved for entry into archive by Monique Sasaki (sayumi_sasaki@hotmail.com) on 2017-09-29T18:31:12Z (GMT) No. of bitstreams: 1 caetano_dlz_dr_sjrp.pdf: 13957655 bytes, checksum: 5b96587e7372ab57b53df4f703a1de39 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-29T18:31:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 caetano_dlz_dr_sjrp.pdf: 13957655 bytes, checksum: 5b96587e7372ab57b53df4f703a1de39 (MD5) Previous issue date: 2017-09-26 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Este trabalho tem por objetivo estudar, por meio de simulações computacionais baseadas no método de Monte Carlo, interações eletrostáticas em superfícies e macromoléculas. Na primeira parte deste estudo é abordada a interação entre polieletrólitos, mais especificamente, homopolímeros e copolímeros em bloco suscetíveis à variações de pH, e macromoléculas com distribuição helicoidal de carga compatível com a encontrada em polinucleotídeos. A macromolécula foi representada por um cilindro rígido infinito que simula a parte central do DNA/RNA, totalmente inacessível ao polieletrólito. Visando simular os sulcos do DNA, duas esferas completam o modelo: uma localizada na posição dos grupos fosfato (esfera externa) e outra localizada entre a esfera externa e o cilindro (esfera interna). A distribuição de carga da macromolécula é dada por um conjunto de cargas negativas monovalentes centradas nas esferas externas. O polieletrólito foi representado por uma cadeia de N esferas rígidas carregadas, conectadas por um potencial harmônico e com um valor de pKa específico. A solução eletrolítica foi tratada pela teoria de Debye-Hückel. Os efeitos do pH, da concentração de sal, da estrutura primária e da rigidez da cadeia polimérica e da distribuição de carga da macromolécula sobre as propriedades conformacionais e físico-químicas da cadeia adsorvida foram calculados. Verificou-se que a presença da macromolécula modifica as propriedades ácido/base do polieletrólito e que o efeito de regulação de carga afeta o processo de adsorção/dessorção. Além disso, constatou-se uma dependência entre as conformações adotadas pelo polieletrólito na superfície da macromolécula e a concentração de sal da solução. Na segunda parte deste trabalho é investigada a influência das interações de hidratação sobre a capacitância diferencial da dupla camada elétrica por meio de simulações de Monte Carlo e por modelos teóricos baseados na aproximação de Campo Médio. Um eletrodo plano e carregado foi inserido em uma solução eletrolítica constituída por íons monovalentes e com concentração próxima às condições fisiológicas. As interações de hidratação foram descritas por meio de potenciais de Yukawa, as quais foram adicionadas às interações de Coulomb e de volume excluído entre os íons e entre os íons e o eletrodo. O modelo de Campo Médio proposto não só inclui interações de hidratação aos pares ânion-ânion, ânion-cátion e cátion-cátion de intensidades arbitrárias, mas também leva em consideração o tamanho finito dos íons por meio de duas abordagens distintas: i) equação de estado de Carnahan-Starling; e ii) modelo de rede. A capacitância diferencial obtida não só pelas simulações de Monte Carlo, mas também pelas aproximações de Campo Médio, apresenta o característico pico duplo, usualmente denominado de camel-shape, no qual seu decaimento reflete o empacotamento dos contraíons nas proximidades do eletrodo. Verificou-se também que a presença das interações de hidratação entre os íons e entre o eletrodo e os íons promove o surgimento de uma pequena região de depleção de carga nas proximidades do eletrodo, similar à camada de Stern. / This work aims to analyze electrostatic interactions on surfaces and macromolecules through the use of computational simulations based on the Monte Carlo method. In the first part of this study, we discuss the interaction between polyelectrolytes – more specifically homopolymers and block-copolymers which are susceptible to variations in pH – and macromolecules with helical charge distribution compatible with that found in polynucleotides. The macromolecule was represented by an infinite rigid cylinder, which mimics the central core of RNA/DNA, totally inaccessible to the polyelectrolyte. In order to simulate DNA grooves, two additional spheres complete the model: one being centered at the position of the phosphate groups (outer sphere) and the other being located between the outer sphere and the cylinder (inner sphere). The charge distribution of the macromolecule is given by a helical set of monovalent negative charges centered at the outer spheres. The polyelectrolyte was represented by a chain with charged hard spheres connected by harmonic bonds and presenting a specific pKa value. The electrolyte solution was treated at the Debye-Hückel level. The effects of pH, salt concentration, primary structure and stiffness of the polymer chain on the conformational and physicochemical properties of the adsorbed chain were investigated. Results show that the presence of the macromolecule modifies the acid/base properties of the polyelectrolyte and that the effect of charge regulation affects the adsorption/desorption process. Furthermore, a dependence between the conformations adopted by the polyelectrolyte on the surface of the macromolecule and the salt concentration of the solution was also observed. In the second part of this study, we investigated the influence of hydration interactions on the differential capacitance of an electric double layer by means of Monte Carlo simulations and by theoretical models based on mean-field approximation. A charged planar electrode was inserted in an electrolyte solution composed of monovalent ions and with concentration close to that found at physiological conditions. The hydration interactions were modeled through Yukawa potentials, which were added to Coulomb and excluded volume interactions among the ions and between the ions and the electrode. The proposed mean-field model not only include hydration interactions to the cation-cation, anion-anion and cationanion pairs, but also take into account the finite size of the ions through two distinct approaches: i) the Carnahan-Starling equation of state, and ii) the lattice gas model. We found that both our Monte Carlo simulations and mean-field approaches predict a characteristic double-peak (the so-called camel shape) of the differential capacitance, where its decrease reflects the packing of the counterions near the electrode. We also found that the presence of hydration interactions among the ions and between the ions and the electrode promotes the emergence of a small region of charge depletion near the electrode, similar to the Stern layer. / FAPESP: 2013/13151-7

Made available in DSpace on 2015-05-15T11:46:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 517535 bytes, checksum: 44009b0bc09a5af772f82b9303aa5e7b (MD5) Previous issue date: 2010-11-19 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Here we study a class of semilinear elliptic equations with nonlinearity of an inverse square type. This equations arise, in applications, on the modeling of certain electrostatic devices from microtechnology, MEMS - Micro Electro Mechanical Systems. More precisely, these equations characterizes the function that represents the deformation of a deformable capacitor under the influence of an applied voltage. The Mathematical tools used on the study of such problems involve a bit of Nonlinear Analysis and Partial Differential Equations' methods as sub and supersolutions, sign preserving Theorems (Maximum Principle, Boggio's Principle), energy estimates via Sobolev spaces, etc. In a parallel way we wish to emphasize the importance of this investigation, in Mathematics, on helping the understanding on the class of singular problems in Partial Differential Equations. / Estudamos aqui uma classe de equações elípticas semilineares com singularidade do tipo inverso do quadrado. Estas equações aparecem, na modelagem de certos dispositivos eletrostáticos da microtecnologia, MEMS - Micro Electro Mechanical Systems (sistemas microeletromecânicos). Mais precisamente tais equações caracterizam a função que descreve a deformação de um capacitor deformável sob a influência de uma voltagem aplicada. A Matemática necessária ao estudo de tais problemas envolve um bom aparato de métodos da Análise não Linear e das Equações Diferenciais Parciais tais como Método de Sub- e Supersolução, Teoremas de Preservação de Sinal (Princípio do Máximo, Princípio de Boggio), estimativas de Energia via Espaços de Sobolev, entre outros. Em paralelo destacamos a importância desta investigação em Matemática, para entendermos como se comportam as soluções de problemas supercríticos em Equações Diferenciais Parciais.

In this work Ru(II) polypyridine complexes were used as redox active molecules to study interactions with quantum dots (QDs) surface. The synthesis of cadmium telluride (CdTe) quantum dots passivated with the organic stabilizer mercaptopropionic acid (MPA) and with stabilizer mixture of MPA and L-cysteine (CYS) was carried out in aqueous solution via hydrothermal heating, and the synthesis parameters such as pH and Cd/Te/stabilizer ratio were fixed according to the literature. The colloidal dispersion was characterized by UV visible absorption spectroscopy, as well as infrared and photoluminescence. Absorption spectra were broad with a single band and the emission showed band maxima at 612 nm and 598 nm for CdTe-MPA and CdTe-MPA/CYS (labelled in this work as CdTe-CYS) respectively (indicating quantum confinement). Particle diameters were calculated using a cubic empirical formula based on the maximum absorption wavelength. Cyclic voltammetry showed the presence of anodic and cathodic peaks corresponding to redox processes of CdTe QDs. Electrochemical band gaps were estimated from the onset values of oxidation and reduction peaks, finding a correspondence with the optical band gaps estimated from absorption and emission spectra. Polypyridine ruthenium(II) complexes [Ru(bpy)3](PF6)2 and [Ru(Me-bpy)3](PF6)2 (labelled in this work as Ru-1 and Ru-2, respectively) were synthesized via hydrothermal method for 72 h at 170ºC. The solids obtained were characterized by UV visible spectroscopy and the main transitions involved in the polypyrinde complexes were observed. Fluorescence spectroscopy exhibited a band assigned to the radiative deactivation of the lowest energy excited state (3MLTC). A redox pair of the complex was observed in the cyclic voltammograms, assigned to Ru2+/Ru3+ metal center. The possibility of interactions between the quantum dots and the complexes was evaluated by electrochemical measurements. Anodic differential pulse voltammograms showed that the redox potentials of QDs were modified due to the presence of the Ru(II) polypyridine complexes onto the QD’s surfaces. Oxidation peak from QDs was shifted to more positive values while the complexes’s redox peaks shifted to less positive values, indicating that the system shows characteristics of a nanocrystal molecular conjugated. / Neste trabalho utilizou-se complexos polipiridínicos de Ru(II) como molécula redox ativa no estudo da interação com a superfície dos quantum dots (QDs). A síntese dos quantum dots de Telureto de Cádmio (CdTe) passivados com o estabilizante orgânico MPA (ácido mercaptopropiônico), e com a mistura de estabilizantes MPA e CYS (� – Cisteína) foi realizada em solução aquosa, via hidrotermal, e os parâmetros de síntese, como pH e relação Cd/Te/estabilizantes fixados conforme a literatura. A dispersão coloidal foi caracterizada por espectroscopia de absorção no UV Visível, no infravermelho e de emissão. Os espectros de absorção se apresentaram largos com apenas uma banda, e de emissão com máximo em 612 e 598 nm, para CdTe-MPA e CdTe-MPA/CYS (nomeado neste trabalho como CdTe- CYS), respectivamente (indicando confinamento quântico). Os diâmetros das partículas foram calculados usando-se uma fórmula empírica cúbica, a partir do comprimento de onda máximo de absorção. A voltametria cíclica mostrou a presença de picos anódicos e catódicos correspondentes a processos redox dos QDs de CdTe. Os band gaps eletroquímicos foram estimados pelos valores dos onsets e dos picos de oxidação e redução e encontrados correspondência com os band gaps ópticos estimados a partir dos espectros de absorção e emissão. Os complexos polipiridínicos de rutênio (II), [Ru(bpy)3](PF6)2 e [Ru(Me-bpy)3](PF6)2 (nomeados neste trabalho como Ru-1 e Ru-2, respectivamente), foram sintetizados através do método de síntese hidrotermal por 72 h a 170 ºC. O sólido obtido foi caracterizado por espectroscopia de absorção no UV Visível e principais transições eletrônicas envolvidas nos complexos polipiridínicos foram observadas, a espectroscopia de fluorescência exibiu a banda atribuída a desativação radiativa do estado excitado de menor energia (3TCML). Na voltametria cíclica foi observado um par redox do complexo atribuído ao centro metálico Ru(II)/(III). A possibilidade de interação entre os quantum dots de CdTe e os complexos foi avaliada por medidas eletroquímicas. Voltamogramas de pulso diferencial anódico mostraram que os potenciais redox dos QDs são modificados devido a presença dos complexos polipiridínicos de Ru(II) na superfície dos QDs. Os picos de oxidação dos QDs foram deslocados para potenciais mais positivos enquanto o pico redox dos complexos deslocou para potenciais menos positivos, indicando que o sistema exibiu características de um conjugado nanocristal-molecular.

Submitted by Maria Eneide de Souza Araujo (mearaujo@ipen.br) on 2017-03-10T16:07:58Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2017-03-10T16:07:58Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Devido as frequentes dúvidas dos usuários das câmaras de ionização do tipo lápis calibradas no Laboratório de Calibração de Instrumentos do IPEN (LCI IPEN), em como aplicar corretamente os fatores indicados em seus certificados de calibração, foi elaborado um guia orientativo para dosimetria em tomografia computadorizada. O guia orientativo inclui o conhecimento prévio da Camada Semirredutora (CSR), já que é necessário conhecer a energia efetiva do feixe para aplicação do fator de correção para qualidade (kq). A avaliação da CSR em tomógrafos torna-se uma difícil tarefa devido à geometria do sistema e por essa razão foi realizado um levantamento das metodologias existentes para a determinação da CSR em feixes clínicos de Tomografia Computadorizada (TC), levando em consideração fatores técnicos, práticos e econômicos. Neste trabalho, optou-se em testar um Sistema Tandem composto por capas absorvedoras confeccionado na oficina do IPEN, baseado em estudos preliminares devido ao baixo custo e boa reposta. O Sistema Tandem é composto por 5 capas absorvedoras cilíndricas de 1 mm, 3 mm, 5 mm, 7 mm, e 10 mm de alumínio e por 3 capas absorvedoras cilíndricas de 15 mm, 25 mm e 35 mm de acrílico (PMMA) acopladas à câmara de ionização do tipo lápis comercial amplamente utilizada em testes de controle de qualidade na dosimetria em feixes clínicos de Tomografia Computadorizada. Através das curvas Tandem, foi possível avaliar os valores de CSR e, através da curva de calibração da câmara de ionização do tipo lápis, encontrar o Kq adequado ao feixe. O Guia elaborado traz informações de como construir a curva de calibração em função da CSR, para encontrar o Kq, bem como informações para construção da curva Tandem, para encontrar valores próximos de CSR. / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Orientador: Fernando Galembeck / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-25T12:45:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_LeandraPereirados_D.pdf: 6636066 bytes, checksum: 1088753dac4139ce09351108770ac021 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Nesta tese, investigou-se a eletrização e os mecanismos de acúmulo de carga em gotas de água e filmes de polietileno, bem como, avaliou-se o efeito das cargas elétricas em algumas propriedades desses materiais. A eletrização de água foi realizada de duas formas: pelo contato com uma superfície metálica polarizada ou expondo as gotas de água a um potencial eletrostático criado através do ar por um eletrodo sem contato. Em ambos os casos, observou-se que a água adquire excesso de cargas e que o valor detectado excede o limite de Rayleigh em algumas dezenas. Verificou-se que a presença de cargas em gotas de água leva à diminuição de sua tensão superficial e ao aumento espontâneo de sua área, por outro lado, não foi observada mudança na sua densidade. O reconhecimento desses fatos deve contribuir para uma maior compreensão de vários fenômenos eletrostáticos que ocorrem na presença de água em estado líquido ou adsorvida. A superfície superior e inferior de filmes de polietileno expostos à descarga corona adquire potencias elevados e opostos formando um filme dipolar. No entanto, a molhabilidade, a composição química e a rugosidade das duas superfícies são bastante diferentes. Enquanto a superfície superior é modificada pelo tratamento corona, a superfície inferior, apesar de se tornar eletrizada, permanece inalterada após o tratamento. Estes resultados mostram que a eletrização da superfície voltada para o eletrodo corona ocorre por um processo diferente da superfície oposta. A eletrização da superfície inferior durante o processo corona abre possibilidades para aplicações onde seja desejável ter um filme eletrizado, porém sem modificar as características originais da superfície / Abstract: In this thesis, we investigated charging process and the mechanism of charge build-up in water droplets and polyethylene films as well. We evaluated the effect of electrical charges on some properties of these materials. Charging of water drops was done using two different methods by: contacting an electrified metal or exposing water to the electrostatic potential created through air by a noncontacting biased electrode. In both cases, water drops acquire net electric charge and its value exceeds the Rayleigh limit in a few tens. It was verified that the presence of charges in water droplets leads to reduced surface tension and increased spontaneous its area, but there was no change in density. Recognition of these facts should contribute to further understanding of various electrostatic phenomena taking place in the presence of liquid or adsorbed water. Top and bottom surfaces of polyethylene (PE) films exposed to corona discharge display large and opposite electrostatic potentials, forming an electric bilayer. However, water wetting, chemical composition and roughness of the two surfaces are quite different. While the top surface is modified by corona treatment, the bottom surface is charged but remains unchanged after treatment. These results show that poling the surface closer to the corona electrode triggers another but different charge build-up process at the opposite surface. Charging of the bottom surface during corona opens possibilities for applications where it is desirable to have a polymer film charged, but without modifying the original characteristics of the surface / Doutorado / Físico-Química / Doutora em Ciências

Orientador: Cesar José Bonjuani Pagan / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Elétrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-08-20T02:16:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TrindadedeOliveira_Murilo_M.pdf: 8021703 bytes, checksum: 3faa29c4fb8fec84d66f98a7389ed1b5 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Nesta dissertação propomos a análise de uma idealização estabelecida dentro da teoria eletromagnética. A partir de Um Tratado sobre Eletricidade e Magnetismo, James C. Maxwell expõe alguns conceitos físicos relativos ao aterramento elétrico em condutores. Assim, ele estima que a presença de um fio condutor que estabelece a conexão entre um corpo condutor e outro, ou mesmo ao terra elétrico, perturba as características do sistema envolvido (carga, potencial e campo elétrico). Desse modo, Maxwell preconiza que para sistemas teóricos ou idealizados, quão indefinidamente fino seja o fio, indefinidamente menor será a perturbação gerada. A contextualização de uma idealização física dentro do ensino da teoria eletromagnética, especialmente para um curso de engenharia, é necessária no intuito de enfatizar as diferenças entre modelos reais e teóricos, uma vez também que os estudantes destes cursos devem estar interessados no desenvolvimento prático dos conceitos apreendidos em sala de aula. Nesse sentido, quando tratamos do método das imagens, especificamente para o problema de uma carga na presença de um condutor esférico aterrado, temos a oportunidade de explorar os limites de um modelo teórico, delimitando quais nuances podem aproximá-lo de uma aplicação no mundo real. Em vista disso, notamos que a maioria dos livros didáticos usados no ensino do eletromagnetismo, quando lidam com o problema do aterramento da esfera, simplesmente negligenciam a questão suscitada por Maxwell, de modo a transformar o problema em um exercício puramente matemático, sem necessidade de explicar os fundamentos físicos que sustentam a solução do problema. Portanto, o intuito do presente trabalho é desenvolver um modelo cuja solução defina o comportamento físico para ambos os casos (levando em consideração ou não a existência da conexão da esfera com o terra elétrico), bem como verificar os limites deste modelo teórico / Abstract: In this work, we propose the analysis about an idealized established within electromagnetic theory. From A Treatise on Electricity and Magnetism, James C. Maxwell presents some physical concepts related to electrical conductors grounded. In this direction, he estimates that the presence of a straight metallic wire which establishes the connection between a conducting body and another, or even to electrical ground, disturbs the properties of the system involved (charge, potential and electric field). Thus, Maxwell preconize for theoretical or idealized systems, how indefinitely thin is the wire, indefinitely lower is the disturbance created. The context of a physical idealization into the teaching of electromagnetic theory, especially for an engineering degree is required in order to emphasize the differences between real and theoretical models, since the students of these courses should be also interested in the practical development of the concepts learned in the classroom. In this sense, when we discussed the method of images, specifically to the problem of a charge point charge in the presence of a grounded conducting sphere, we have the opportunity to explore the limits of a theoretical model, outlining which nuances can approach it to a real world application. In view of this, we note that most of the textbooks used in teaching electromagnetism, when deals with the problem of grounded sphere, they simply neglect the issue raised by Maxwell. In order to transform the problem into a purely mathematical exercise, without to explain the physical foundations that support the solution of the problem. Therefore, the aim of this work is to develop a model whose solution defines the physical behavior for both cases (taking into account or not the existence of a connection of the sphere with the electrical ground), and to verify the limits of this theoretical model / Mestrado / Eletrônica, Microeletrônica e Optoeletrônica / Mestre em Engenharia Elétrica

La presente investigación desarrolla un plan de mejora del área de pintura para una empresa fabricante de tableros y celdas eléctricas, que desea implementar un sistema que mejore la línea de producción de las piezas metálicas y consecuentemente reduzca los tiempos de pintado, secado y reprocesos generados que actualmente se pueden encontrar en la empresa. Además de permitir una mejor atención al cliente en cuanto a las entregas oportunas del producto terminado y regular los procesos de producción mediante la propuesta del nuevo sistema y mejoras. Por medio de la propuesta de implementación de un sistema de pintura Electrostática, también denominada pintura en polvo, se podrá dar un cambio sustancial tanto del entorno laboral, como productivo y económico, estableciendo medidas adecuadas que permitan trabajar de forma eficiente en el proceso de pintura. Se inicia con un mapeo, toma de datos y evidencias relevantes que nos indican las deficiencias en el área a estudiar. Es así que se plantea demostrar que un sistema de pintura electrostática mejorará el proceso del área de pintura. Además se muestra el costo de la inversión que representa la implementación del sistema de pintura electrostática y los beneficios al cabo de la propuesta de implementación, terminando con las conclusiones y recomendaciones al finalizar el proyecto de investigación. Se recogieron datos del año 2015, del sistema que se utiliza actualmente en el proceso de pintura, comparando resultados con el sistema de pintura propuesto. The present investigation develops an improvement plan to the painting area, for the manufacture of electrical panels and cells, that it wants to implement a system to improve the production line of metal parts and consequently reduce times of painting, drying and rework, usually generated in the company. Also to permit a better customer service in terms of timely deliveries of finished product and regulate the production processes by proposing the new system and improvements. By the proposal implementation of a system of electrostatic painting, also called as powder, it can make an important change between work environment as productive and economical, establishing appropriate measures and to permit work efficiently in the painting process . It starts with a mapping, data collection and relevant evidence which indicate deficiencies in the area to study. It's like that propose illustrated a system that improve electrostatic painting process of painting area. Also the cost of the investment required to implement the system of electrostatic painting and benefits of the proposal after the implementation, ending with conclusions and recommendations at the end of the research project it is shown. The information was collected in 2015, of the actual system used in the painting process, comparing results with the proposed system.

L'objectif de ce travail est l'étude de l'efficacité de collecte des particules submicroniques d'un électrofiltre deconfiguration fil-tube carré en utilisant une Décharge à Barrière Diélectrique (DBD). Les expériences sont faites avec desparticules de fumée d'encens ayant une taille moyenne d'environ 0,32 pm. La répartition en taille des particules à la sortie del'électrofiltre est mesurée grâce à un spectromètre d'aérosols à lumière blanche. L'efficacité de collecte est estimé pour diversestensions et fréquences appliquées (gammes : 4-30 kV, de 0,3 à 1000 Hz) à un débit d'air fixe.Le premier volet de l'analyse a consisté en une caractérisation électrique et granulomètrique de l'électrofiltre de configurationcarré dit de référence. Les résultats obtenus ont montré que le comportement électrique de l'électrofiltre de géométrie carré estsimilaire à celui de géométrie cylindrique. Aussi, l'utilisation de la DBD pour la précipitation donnait de très bons résultats enconfiguration fil-tube carré (plus de 99% d’efficacité). Le second volet de notre étude a été consacré à l'optimisation géométrique de l'électrofiltre de référence. Les résultats ont montré que le diamètre du fil, le nombre des faces collectrices ont une influence minime sur la précipitation. Tandis que, la section du tube et la largeur de la contre électrode et sa discrétisation ont une influence importante. L'analyse de l'effet de la présence d'une deuxième Barrière Diélectrique (BD) a montré qu'à la différence de la simple BD ou le mode de décharge est assez homogène, la décharge a un comportement filamentaire dans le cas de la double BD. Aussi, l'efficacité de collecte des particules pour les deux con / The objective of this work is the study of the collection efficiency of submicron particles with wire-to-square tubeElectroStatic Precipitator (ESP) using a Dielectric Barrier Discharge (DBD). The experiments are performed with incense smokeparticles having a mean size of about 0.32 μm. An aerosol spectrometer is employed for characterizing the size distribution ofthese particles at the outlet of the ESPs. The collection efficiency is estimated for various applied voltages and frequencies(ranges: 4–30 kV, 0.3–1000 Hz) at a fixed air flow rate.The first step of our study consisted of an electrical characterization of the reference precipitator and the evaluation of itscollection efficiency performances. The results have shown that electrical behavior of the wire-to-square tube configuration issimilar to the wire-to- cylinder configuration. Furthermore, it reveals that the square configuration charged with a DBD gives verygood results (more than 99% of efficiency). The second step of the study was devoted to the geometrical optimization of thesquare ESP. The obtained results have established that the wire diameter, the number of faces has a minimal effect on electrostatic precipitation. However, the tube section, the width of the ground electrode and its discretization have an important effect. Also, the analysis of the effect of the presence of a second Dielectric Barrier (DB) has shown that in the case of the single DB, the discharge mode is rather homogeneous. In contrast, the discharge has a filamentary behavior in the case of the double DB. Results show that the particle collection efficiency of both ESPs is higher at high applied voltages and within a certai

Avec la nouvelle génération d'avions composites, une attention est portée sur les systèmes de carburant vis-à-vis de la prévention des décharges électrostatiques (ESD) durant les phases de remplissage des réservoirs. La plupart des travaux réalisés en aéronautique a été menée sur des réservoirs métalliques. Toutefois, l'introduction des matériaux composites a soulevé de nouvelles interrogations, puisque ces matériaux peuvent avoir un comportement différent des métaux vis-à-vis de l'électrisation par écoulement, qui justifient pleinement de nouvelles analyses. Afin de définir correctement les structures des réservoirs et leur protection contre les risques ESD, il est crucial de comprendre comment un empilement complexe de matériaux se comporte en termes de création de charge lorsque ces matières sont en contact avec un carburant d'avion. La structure de ces matériaux et leurs propriétés électriques contrôlent le potentiel électrique atteint dans le réservoir à travers un équilibre entre la production, l'accumulation et la fuite des charges électriques. Ce potentiel peut dépasser le point d'éclair du mélange air/vapeurs de carburant et provoquer une inflammation. Diverses mesures de protection peuvent être adoptées pour contrôler ce phénomène, comme utiliser des additifs antistatiques dans les carburants, des réservoirs métalliques à la masse ou encore des réservoirs faits de matériaux non métalliques mais ne favorisant pas l'accumulation de charges. C'est principalement en réponse à cette dernière solution que ce travail est orienté afin de guider vers le choix optimaux des matériaux et une meilleure définition des structures du réservoir. / With the new generation of composite aircrafts an attention is carried out on fuel systems with respect to prevention of electrostatic discharges (ESD) during the filling phases of the tanks. Most of the work realized in aeronautics (during the 60's) was conducted on metallic fuel tanks. However, the introduction of composite materials has raised new questions, since those materials can have a different behavior than metallic ones with respect to flow electrification, which fully justify new analyses. In order to properly define the tank structures and their protection against ESD hazards, it is crucial to understand how a complex stack of materials (conductive or not, multilayered or homogeneous, painted or not) constituting a fuel tank behaves with respect to the mechanisms of charge creation by flow electrification when these materials are in contact with aviation fuel. The structure of these materials and their electrical properties control the electric potential reached in the tank through a balance between the production, accumulation and leakage of the electrical charge. This potential may exceed the flash point of the fuel vapors/air mixture and induce ignition. Various protective measures can be adopted to control this phenomenon such as using antistatic additives in the fuels, lowering the rates ofthe fuel injection inside the tank, using only bonded metallic tanks or tanks made of non-metallic materials which do not favor charge accumulation or local charge trapping. It is majorly in response to the latter solution that this work is oriented in order to guide optimum choices of materials and a better definition of the tank structures.

La démarche expérimentale menée dans cette thèse a eu comme objectif l'étude de la faisabilité de la séparation électrostatique d'une large gamme de mélanges de matériaux pulvérulents provenant du recyclage des déchets (Al, Cu, ABS, polycarbonate, polystyrène) ou de l'industrie agro-alimentaire (paille, copeaux de bois, semoule). Les recherches se sont focalisées sur des techniques faisant appel à trois mécanismes physiques différents pour la charge des matériaux : la décharge couronne, l'induction électrostatique et l'effet tribo-électrique. Deux nouvelles installations ont été conçues et réalisées, permettent de faciliter la compréhension des phénomènes physiques rencontrés lors de la séparation des particules sous-millimétriques, dont les trajectoires sont difficile à contrôler, en raison des importantes forces aérodynamiques en jeu. La première installation, le séparateur électrostatique multifonctions à électrode-convoyeur, donne la possibilité d'étudier un ou plusieurs des trois mécanismes de charge, en rapport avec les propriétés électriques des matériaux à traiter. La deuxième installation, le séparateur tribo-aéro-électrostatique à électrodes-disques-tournantes, utilise seulement l'effet tribo-électrique pour la charge des matériaux isolants dans un lit fluidisé. Le système de mesures simultanées et continues de la masse et de la charge électrique des produits collectés a facilité l'analyse des phénomènes. Les recherches ont permis de confirmer la séparabilité électrostatique des mélanges de matériaux pulvérulents, en faisant appel à la méthodologie des plans d'expériences pour identifier les facteurs influents et trouver le point de fonctionnement optimal. / The experimental approach undertaken in this thesis was aimed at the study of the feasibility of the electrostatic separation of a wide range mixtures of powdery materials originating from the recycling of waste electric and electronic equipment (Al, Cu, ABS, polycarbonate, polystyrene), or processed in the food industry (straw, wood chips, meal). Researches were focused on techniques using three different physical mechanisms for electrical charging of the materials: corona discharge, electrostatic induction and triboelectric effect. Two new installations have been designed end engineered to facilitate the understanding of the physical phenomena involved in the separation of powdery particles, the trajectories of which are difficult to control, as strongly affected by the aerodynamic forces. The first installation, the belt-type multifunction electrostatic separator, offers the possibility to study one or several of the three charging mechanisms, in relation with the electrical properties of the materials to be processed. The second installation, two-rotating-disks-type tribo-aero-electrostatic separator uses only the triboelectric effect for charging mixtures of insulating materials in a fluidized bed. A system of simultaneous and continuous measurement of mass and electric charge of collected products facilitated the investigation of the physical phenomena. These researches confirm the feasibility of the electrostatic separation of powdery materials, by taking advantage of the design of experiments methodology to identify the influential factors and find the optimum operation conditions.