Etude de la rheologie de suspensions de particules magnetiques

• Auteur / Autrice : OLGA VOLKOVA
• Direction : Georges Bossis, VICTOR BASHTOVOF
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Nice

Résumé

Dans cette etude portant sur la rheologie de suspensions magnetiques modeles nous avons choisi quatre types de suspensions qui couvrent a la fois le domaine des particules faiblement magnetiques (suspension aqueuse de particules de polystyrene contenant des inclusions de magnetite et suspension inverse : particules non magnetiques dans un ferrofluide) et des particules fortement magnetiques (suspension de particules microniques de fer carbonyle et suspension macroscopique modele de spheres millimetriques d'acier dans de l'huile silicone). Les mesures de permeabilite magnetique sur ces quatre types de suspensions ont permis de valider le modele de milieu effectif dans le cas des suspensions faiblement magnetiques et de montrer l'efficacite des methodes des calculs par elements finis pour predire les forces magnetiques entre particules d'acier et les permeabilites de chaine de spheres. Les contraintes seuil de rupture ont ete mesurees et comparees aux predictions de deux modeles : un modele analytique pour les particules faiblement magnetiques et un modele numerique pour les particules fortement magnetiques. L'accord est satisfaisant dans les deux situations et montre respectivement une saturation en fonction de la fraction volumique dans le premier cas et un comportement lineaire dans le second cas. Les courbes rheologiques experimentales obtenues sur ces 4 systemes ont montre un comportement de la viscosite dynamique qui decroit en fonction du nombre de mason avec un exposant compris entre 0. 78 et 0. 98. Cet exposant invalide les modeles actuels qui predisent soit un exposant unite soit 2/3. L'hysteresis observe aux faibles taux de cisaillement est explique en termes de structures mesoscopiques visualisees par microscopie optique. Une separation de phase associee a un saut de viscosite a ete decouverte en utilisant une geometrie cone-plan. Nous avons montre que cette separation de phase etait provoquee par une transition nematique-isotrope correspondant a la rupture de paires de particules.