Suspensions modèles de particules fonctionnalisées

Proposition de thèse 2020-2023

Sciences et Ingénierie de la Matière Molle (SIMM),
UMR 7615
Adresse  : ESPCI – 10 rue Vauquelin – 75231 Paris Cedex 05
Directeur de l’Unité : Etienne Barthel
Encadrement : Nicolas Sanson (SIMM, ESPCI), Matthieu ROCHE (MSC, Paris Diderot), Elisabeth GUAZZELLI (MSC, Paris Diderot)
Contact  : nicolas.sanson (arobase) espci.fr ; matthieu.roche (arobase) univ-paris-diderot.fr ; elisabeth.guazzelli (arobase) univ-paris-diderot.fr
 
Les suspensions, qui sont constituées de mélanges de particules dispersées dans un liquide, sont omniprésentes dans les phénomènes naturels (transport de sédiments dans les rivières et les océans, glissements de terrain, avalanches, écoulements pyroclastiques) et dans les processus industriels (industrie alimentaire et cosmétique, génie civil et industrie pétrolière, industries du papier et des composites). Si la rhéologie des suspensions à des fractions volumiques en particules faible est comprise depuis le calcul d’Einstein où les interactions hydrodynamiques entre les particules prédominent, celle dans le régime concentré est loin d’être complètement élucidé. En effet, à ces fractions volumiques, les contacts entre particules deviennent prépondérants entraînant une divergence de la viscosité jusqu’à une transition de blocage, « jamming », où l’écoulement est stoppé.

Dans ce régime de concentration, le problème majeur est de relier la mécanique à l’échelle des grains aux propriétés rhéologiques macroscopiques. Récemment, des études théoriques et numériques ont récemment souligné le rôle de la friction entre les particules et plus largement sur les interactions entre ces particules (électrostatiques, stériques par exemple). Néanmoins, il est difficile expérimentalement d’explorer les suspensions sur toute la gamme allant de particules ayant des interactions purement lubrifiées (sans contact frictionnel) jusqu’à des particules ayant un contact solide avec friction. Le présent projet propose d’aller dans cette direction en fabriquant des particules fonctionnalisées chimiquement à leur surface. Cette fonctionnalisation vise à affecter les interactions entre les particules et entre les particules et le fluide suspendant et pourrait permettre d’examiner la transition entre des suspensions où les particules ont seulement des interactions lubrifiées (sans friction) et où il y a contact frictionnel entre les grains (avec friction). L’objectif de la thèse est par conséquent l’élaboration de particules de fonctionnalité contrôlée et leurs études rhéologiques.

L’étudiant recherché possédera un profil d’expérimentateur en chimie des matériaux, avec des connaissances en chimie et physicochimie de la matière molle, curieux et imaginatif.

La thèse se déroulera entre le laboratoire Sciences et Ingénierie de la Matière Molle (SIMM) à l’ESPCI et le laboratoire Matière et Systèmes Complexes (MSC) de l’Université Paris Diderot.

Date de début : octobre 2020
Financement de la thèse : Oui, CNRS 80/Prime
Montant  : 2135 euros brut mensuel
Encadrants  : Nicolas SANSON (SIMM, ESPCI-SU-CNRS, nicolas.sanson (arobase) espci.fr), Matthieu ROCHE (MSC, Paris Diderot, matthieu.roche (arobase) univ-paris-diderot.fr), Elisabeth GUAZZELLI (MSC, Paris Diderot, elisabeth.guazzelli (arobase) univ-paris-diderot.fr)


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Informations Pratiques

Sciences et Ingénierie de la Matière Molle - UMR 7615

10 rue Vauquelin
75231 PARIS CEDEX 05

  • Directeur : E. Barthel
  • Directeur adjoint : J.B. d’Espinose
  • Directrice adjointe : G. Ducouret
  • Pôle gestion : F. Decuq, M.-T. Mendy et M. Hirano-Courcot
  • Communication : A. Hakopian et M. Ciccotti
  • Systèmes d’information : A. Hakopian
  • Assistant prévention : F. Martin

Comment venir ?