Conception et réalisation d'un système microfluidique pour la production de gouttes calibrées et leur encapsulation

Design and realization of a microfluidic system for the production and encapsulation of size-controllable droplets

• Auteur / Autrice : Peiyuan He
• Direction : Dominique Barthès-Biesel, Éric Leclerc
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Bio-ingénierie, biomécanique, biomatériaux
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Compiègne

Mots clés

Mots clés contrôlés

Dynamique des fluides

Écoulement diphasique

Systèmes microélectromécaniques

Microfluidique

Microencapsulation

Mots clés libres

Mems

Microgoutte

Microcapsule

Flow-Focusing

Dynamique des écoulements

Résumé

La technologie de la microencapsulation comprend généralement deux procédés, les procédés de production de microgouttes/microémulsions et les procédés de leur encapsulation. A cause de difficultés de calibrer la taille de microgouttes, des microcapsules ont souvent une grande dispersion sur leur taille. La technologie microfluidique permet d'améliorer la monodispersité de microcapsules. Cette thèse a pour objet la conception et la réalisation d'un système microfluidique pour la production de gouttes calibrées et leur encapsulation. La contribution de cette thèse consiste en trois aspects : le premier concerne les effets géométriques sur la formation de goutte ; Le deuxième concerne la dynamique des écoulements dans les systèmes microfluidiques : les conditions pour réaliser différents régimes des écoulements, le comportement d'écoulement laminaire, les propriétés physico-chimiques des couples diphasiques sur la taille de gouttes, les lois corrélant la taille de gouttes. Troisièmement, un système microfluidique est conçu dans lequel le procédé complet de la microencapsulation est réalisé pour la fabrication de microcapsules monodisperses. Les perspectives d'applications sont nombreuses.

The technology of microencapsulation normally includes two processes: the production of microdroplets/microemulsion and the process of their encapsulation. Due to the difficulties of controlling the microdroplet size, the microcapsules often have a large size distribution. The microfluidic technology allows to ameliorate the microdroplet monodispersity. The objective of this dissertation is to design and fabricate a microfluidic system for the production of size-controllable droplets and their encapsulation. The contribution of this dissertation consists in three aspects: firstly, the geometrical effects on the droplet formation. Secondly, the flow dynamics in the microfluidic systems: the conditions to realize different flow regimes, the laminar flow behaviour, the physico-chemical effects of biphasic fluids on droplet size, the cule correlating of droplet sizes. Thirdly, a microfluidic system is designed in which the whole process of microencapsulation is realized to fabricate the monodisperse microcapsules. They have many perspective applications.