Étude du vieillissement d’une mousse bidimensionnelle dans un système microfluidique

Study of a 2D microfoam coarsening confined in a microfluidic system

• Auteur / Autrice : Julien Marchalot
• Direction : Damien Grenier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences physiques et chimiques
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Cachan, Ecole normale supérieure

Mots clés

Mots clés contrôlés

Savon

Von Neumann, Algèbres de

Microfluidique

Écoulement diphasique

Mousse (chimie)

Résumé

Dans le cadre des microsystèmes appliqués à la biologie, la problématique de la manipulation des gouttes et bulles a marqué l'apparition d'une discipline d'intérêts autant fondamentaux que technologiques : la microfluidique digitale. Les fluides multiphasiques sont utilisés dans divers procédés industriels (industries agroalimentaire, pharmaceutique,. . . ). C'est dans ce contexte que s'inscrit ce travail, qui traite de l'étude du vieillissement d'une mousse dans un système microfluidique, alors que la plupart des travaux sur les micromousses traitent des aspects rhéologiques. Les résultats expérimentaux montrent que la durée de vie d'une micromousse est de quelques minutes offrant la possibilité d'un court stockage de micropoches de gaz par exemple. Pour les aspects fondamentaux, le vieillissement d'une mousse 2D est généralement décrit par la loi de von Neumann, basée sur l'hypothèse qu'un film fin sépare les bulles. Cette hypothèse est elle valable pour des mousses confinées dans un système de 40 µm de hauteur ? L'étude de cette problématique montre que la loi de Von Neumann reste valable mais que le coefficient de diffusion impliqué dans cette loi est diminué par le confinement, qui impose une géométrie différente. Un modèle analytique de la diffusion tenant compte de cette géométrie est développé. Pour le valider, une série d'expériences dans des systèmes de 70, 100 et 150 µm de hauteur a été réalisée, mettant en évidence la nécessité de confirmer la géométrie par une mesure optique directe. En raison de l'arrangement complexe des interfaces l'interprétation des images ne peut être faite sans les techniques de ray-tracing, ouvrant des perspectives intéressantes à ce travail.