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Comportement des colloîdes autour de leur transition vitreuse

Gregory B. McKenna Department of Chemical Engineering, Texas Tech University, Lubbock

La transition vitreuse des fluides complexes, surtout moléculaires, est comprise au moins sur le plan phénoménologique. En même temps, il y a beaucoup de travaux sur la transition soit disant de ‘jamming’ dans des colloïdes qui font une liaison entre la transition vitreuse pour des systèmes colloïdaux et des systèmes moléculaires. La question qui se pose est « où sont des limites de validité de cette analogie entre les deux systèmes ? ». Pour nous adresser à cette question, nous avons fait des expériences sur les colloïdes composés des particules de PNIPAAM qui sont thermo-réactives, c.-à.-d., en changeant de température le diamètre de la particule varie. Dan ce cas, à une concentration en nombre fixe de particules, un changement de température induit une variation de la concentration en volume. Lorsque la fraction en volume de particules est le facteur qui contrôle le comportement du colloïde et la transition de jamming, cela nous donne la possibilité de faire une comparaison entre le comportement des verres moléculaires près de leur transition vitreuse et ce du système colloïdal. L’encadrement de notre étude est basé sur les études classiques de Kovacs dans les verres polymériques ou il a catalogué trois signatures de réponse au sautes de température : a) les isothermes intrinsèques, b) l’effet de l’asymétrie d’approche, c) l’effet de mémoire. Dans les verres moléculaires, ces expériences démontrent des comportements reliés aux changements de structure des verres et la cinétique de la transition vitreuse et mettent en évidence trois effets importants : a) le volume (ou structure) du verre varie avec une cinétique qui ralentit très sensiblement avec la distance en dessous de la transition vitreuse (isothermes intrinsèques), b) la cinétique de la recouvrance de volume est non-linéaire (asymétrie d’approche), et c) la réponse aux histoires complexes est additive dans le sens où le comportement suit une loi de Boltzmann (effet de mémoire). En faisant les expériences avec des colloïdes thermo-réactifs nous avons pu établir à partir des sauts de concentration que la réponse des colloïdes autour de la transition vitreuse (en concentration) a des points de similitude avec les verres moléculaires et aussi des fortes différences ce qui suggèrent que la transition vitreuse dans les systèmes moléculaires n’est pas la même que dans les colloïdes et que les analogies simplistes entre les deux devraient être reconsidérées.