Les concentrateurs Falcon permettent de séparer des particules en fonction de leur densité. Leur capacité à traiter des débits de suspension importants rend leur utilisation courante dans les procédés miniers. Dans les gammes de tailles ultrafines (entre 1 et 100 μm), leur coupure devient à la fois granulométrique et densimétrique. Ce travail a porté sur la compréhension de leur physique et de ses limites. Une analyse de leurs mécanismes de séparation a abouti à une loi d’échelle analytique, validée expérimentalement. Des investigations plus complètes appliquées aux suspensions ultrafines ont été réalisées numériquement. Finalement un critère physique liant la gamme de taille à séparer aux densités des différentes fractions a été explicité et appliqué à la valorisation de sédiments fins. / Enhanced gravity separators are widely used in minerals beneficiation, as their superior gravity field enables them to separate particles within narrow classes of density and size. This study aims to shed light on the Falcon concentrator’s ability to separate particles with size and density ranges lower than usual, 1 to 100 micrometers and 1.2 to 3.0 s.g. respectively. Differential particle settling being identified as the prevailing separation mechanism under such conditions, this study couples a theoretical and numerical approach with targeted experiments to build a predictive Falcon separation model that embeds phenomenological fluid and particle flow analysis. Based on this model, physical limitations were identified and quantified through explicit relations between operating parameters, and particle size and density ranges. Falcon’s efficiency to beneficiate dredged sediments was characterized in this way.

Les nanosciences s'intéressent de plus en plus aux forts potentiels des objets surfaciques. Isolé récemment, le graphène en constitue un très bon exemple. Fort d'une résistance mécanique supérieure à celle de l'acier et d'une conductivité très élevée, il apparaît comme un candidat prometteur pour de nombreuses applications. Cependant, l'utilisation et l'exploitation de ce type d'objet requièrent une étude approfondie pour comprendre leurs comportements physiques. Par définition les objets surfaciques ont une géométrie assimilable à une structure plane comme un film ou une membrane. Ils possèdent deux dimensions de taille micrométrique nettement supérieures à la troisième de taille nanométrique. Les objets surfaciques maximisent donc leurs surfaces de contact. Comme le micromonde est largement dominé par les forces surfaciques, ces échantillons maximisent les forces d'adhésion avec un substrat. Leurs études passent donc par la capacité à transférer, à observer et à caractériser cette classe d'échantillons. Cette thèse s'articule autour de ces 3 points clefs : la mise au point d'une méthode robotisée de transfert de films fins sous microscopie optique; la conception d'une plateforme multi-outils de caractérisation sous microscopie électronique et également d'outils pour améliorer l'observation sous cette microscopie; la caractérisation en raideur de membrane comme illustration des développements proposés. Cette thèse montre les difficultés inhérentes aux objets surfaciques mais aussi leurs forts potentiels. Par extension, elle démontre l'importance de posséder des outils adaptés à cette classe d'échantillons. En fin, elle montre la faisabilité des approches robotiques retenues et ouvre de nombreuses perspectives à partir des outils développés pour les différentes phases d'études de ces membranes.