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Application de la microfluidique a la rheologie pour l’etude d’effets non-locaux

Vincent Mansard University of California, Santa Barbara

Les matériaux vitreux mous (émulsion concentrée, mousse, suspension concentrée...) présentent un comportement rhéologique entre solide et liquide. Aux petites contraintes le système reste élastique, mais au-dessus d’une contrainte seuil, le système s’écoule comme un liquide visqueux. Ce comportement rends ces fluides très intéressant pour l’industrie (cosmétiques, agro-alimentaire ou encore le matériaux de construction). Cependant les mécanismes microscopiques mises en jeux sont mals compris.
Le seuil n’apparait qu’a partir d’une fractions volumique au dessus de laquelle les particules se bloquent entre elle et la relaxation n’est plus possible. L’écoulement se fait alors par une succession de déformations élastiques et réarrangements plastiques. Une coopérativité est observé entre les réarrangement. Cette coopérativité influe sur la rhéologie à petite échelle, Quand le confinement devient de l’ordre de quelques particules, la viscosité ne dépend plus uniquement de la contrainte locale mais aussi de la contrainte au voisinage [Goyon et al. 08]. C’est ce qu’on appelle la rhéologie non-locale.
Je présenterais une étude expérimentale portant sur un fluide modèle - une émulsion concentrée. L’émulsion est cisaillé dans une microcananal d’épaisseur 100um (15 gouttes). L’écoulement est visualise directement grâce a un microscope confocal. 2 questions seront abordées. Tout d’abord, je présenterais l’impact de la rugosité sur l’écoulement. En effet la rugosité modifie le vitesse de glissement mais aussi la viscosité dans tout le canal. Dans un deuxième temps, j’étudierais la migration des gouttes sous écoulement entrainant une inhomogénéité de fraction volumique au sein du canal.