Manipulation et interaction de micro-bulles sous champ acoustique

Manipulation and interaction of micro-bubbles within an acoustic field

• Auteur / Autrice : David Rabaud
• Direction : Philippe Marmottant
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique des matériaux
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Grenoble
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique (Grenoble1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Interdisciplinaire de Physique (Grenoble)
• Jury : Président / Présidente : Pierre Thibault
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Benjamin Dollet
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Olivier Bou Matar-Lacaze, Charles Baroud

Mots clés

Mots clés contrôlés

Microfluidique

Émulsions

Procédures d'analyse par micropuces

Mots clés libres

Bulle

Microfluidique

Acoustique

Laboratoire sur puce

Bubble

Microfluic

Acoustic

Emulsion

Lab on chip

Résumé

Cette thèse traite de l'action des ondes acoustiques sur des bulles micrométriques excitées à leur fréquence de résonance. En effet, les bulles peuvent être considérées comme des oscillateurs mécaniques et les forces acoustiques à leur résonance, appelées forces de Bjerknes, ont des propriétés non triviales. De plus, les bulles interagissent entre elles par l'émission d'un champ secondaire, menant à leur auto-organisation sur un motif périodique. Ici, les bulles sont confinées dans des microcanaux, elles ne sont pas sphériques et frottent fortement sur les parois. L'étude expérimentale des forces acoustiques (primaire et secondaire) est alors précédée par la modélisation de l'écoulement des bulles, liant la friction sur les parois aux forces externes appliquées. Plusieurs applications aux laboratoires sur puce sont développées, dont le tri en taille, la division asymétrique contrôlée, l'aiguillage automatique à une bifurcation, et la manipulation de goutte.

This thesis is about the action of acoustic waves on micrometer-sized bubbles excited at their resonance frequency. Indeed, bubbles can be considered as mechanical oscillators and the acoustic forces at the resonance, called Bjerknes forces, have non ordinary properties. Moreover, the bubbles interact between them by the emission of a secondary acoustic field, leading to their self-organization on a periodic mesh. Here, the bubbles are confined in microchannels, they are not spherical and rub against the walls. The experimental study of the acoustic forces (primary and secondary force) is thus preceded by the modeling of the bubble flow, linking the wall friction to the applied external forces. Several applications dedicated to the lab-on-a-chip are developped, with the size sorting, the controlled asymetric break-up, the automatic switching at a bifurcation and the manipulation of drops.