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GRENARD - Structuration et fluidification de gels de noir de carbone

Soutenance de thèse

Lundi 02 juil 2012
14h00
Vincent GRENARD

Intervenant(s)

Vincent GRENARD

Description générale

Les « gels attractifs » constituent une catégorie particulière de fluides complexes. Ces gels sont formés à partir d'une suspension de particules fortement attractives en faible concentration volumique. L'attraction entre les particules conduit à la formation d'agrégats fractals, qui, lorsqu'ils s'étendent à travers tout l'échantillon, confèrent au matériau une structure de solide très fragile. Cette structure est à l'« arrêt dynamique » : à la différence de systèmes à l'équilibre thermodynamique, les propriétés du gel dépendent de la façon dont on le forme.

D'autre part, la microstructure du gel est très facilement modifiée par l'application d'une contrainte. Ainsi, il est possible de structurer ces gels par un cisaillement dans une géométrie suffisamment confinée. Nous avons étudié en détail ce phénomène dans des gels de noirs de carbone ainsi que dans des suspensions de billes de verres dans de l'huile rendues attractives par la présence d'une faible quantité d'eau. Cette structuration apparaît en dessous d'un taux de cisaillement critique qui dépend fortement de la hauteur de confinement. Nous avons aussi réussi à reproduire ce phénomène dans des simulations numériques de dynamique moléculaire ce qui permet d'étudier les conditions nécessaires à l'apparition de telles structures.

Enfin, en géométrie peu confinée, le mécanisme de rupture et d'écoulement de ces gels en volume est complexe puisque leur rupture est en perpétuelle compétition avec leur cinétique de reformation. Nous avons étudié la rupture des gels de noir de carbone en couplant des techniques classiques de rhéologie avec une technique de mesure locale de déplacement par ultrasons. Ces expériences nous ont permis d'établir un lien entre le comportement global du matériau (sa rhéologie macroscopique) et la dynamique locale de fluidification.

Complément

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