Instabilité interfaciale d'une couche de ferrofluide sous champ magnétique normal ; étude de la transition hexagones-carres

Normal Field instability in ferrofluids ; hexagon square transition

• Auteur / Autrice : Bérengère Abou
• Direction : José Eduardo Wesfreid
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Paris 6

Mots clés

Mots clés contrôlés

Fluides magnétiques

Mots clés libres

Fluide magnétique

Fluide ferromagnétique

Effet champ magnétique

Instabilité hydrodynamique

Phénomène interface

Surface libre

Réseau carre

Réseau hexagonal

Relation dispersion

Étude theorique

Résumé

Un ferrofluide est une solution colloïdale stable de particules ferromagnétiques, de taille de l'ordre de 100 a, dans un liquide porteur. Lorsqu'une couche de ferrofluide est soumise à un champ magnétique uniforme et vertical, une instabilité interfaciale se développe au-dessus d'une valeur critique du champ. La surface libre, initialement plane, se hérisse de pics disposes selon un réseau hexagonal. Si l'on augmente encore le champ magnétique, le réseau hexagonal se transforme progressivement en réseau carre, au-dessus d'un second seuil. La première partie de ce travail a été de réaliser une analyse linéaire d'une couche de ferrofluide d'épaisseur et de viscosité quelconques. La relation de dispersion générale obtenue, est simplifiée pour quatre cas asymptotiques de la couche de fluide, correspondant le plus souvent aux cas expérimentaux : couche mince ou épaisse, visqueuse ou inertielle. Les domaines de validité des différents régimes sont explicites, ce qui nous a permis de situer notre expérience dans le cadre de la théorie linéaire. Nous nous sommes ensuite intéressés au mécanisme de la transition hexagones-carres. Nous avons montré que les défauts pentahepta, présents dans le réseau hexagonal, agissent comme des centres de nucléation de la transition. Afin d'étudier leur comportement lors de la transition, nous avons isolé ces défauts ou diminué leur nombre, par deux méthodes. Enfin, nous présentons les résultats de sélection de nombre d'onde par variation quasistatique et brutale du champ magnétique. Nous montrons ainsi que la transition hexagones-carres peut être induite à champ constant et inférieur au seuil de la transition, lorsque nous comprimons le réseau hexagonal de façon isotrope.